Ⅰ.thành phần cấu trúc của thiết bị lên men
Máy lên men thường bao gồm một số thành phần chính, mỗi thành phần đóng một vai trò không thể thiếu.
1. Bể chứa: bộ phận chính của thiết bị lên men, thường được làm bằng thép không gỉ và các vật liệu chống ăn mòn khác. Bể được thiết kế chịu được áp suất và nhiệt độ của quá trình lên men, mang lại môi trường khép kín và thích hợp cho vi sinh vật phát triển.
2. Hệ thống khuấy: bao gồm động cơ, hộp giảm tốc, cánh khuấy và các bộ phận khác. Hệ thống khuấy làm quay các cánh khuấy để tuần hoàn chất lỏng lên men trong bể đảm bảo các chất dinh dưỡng và oxy được phân bố đều, thúc đẩy sự phát triển và trao đổi chất của vi sinh vật.
3. Hệ thống thông gió: đưa không khí vô trùng vào dung dịch lên men để cung cấp lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật và thải khí carbon dioxide do quá trình trao đổi chất tạo ra để duy trì cân bằng khí trong bể. Hệ thống sục khí thường bao gồm các thiết bị phân phối không khí và đường ống.
4. Hệ thống kiểm soát nhiệt độ: Nhiệt độ bên trong thiết bị lên men được kiểm soát bằng cách tuần hoàn nước nóng hoặc lạnh thông qua các thiết bị như áo khoác hoặc cuộn dây. Nhiệt độ là yếu tố then chốt trong sự phát triển và trao đổi chất của vi sinh vật nên hệ thống kiểm soát nhiệt độ cần phải có độ chính xác và ổn định cao.
5. Hệ thống kiểm soát pH: theo dõi và điều chỉnh giá trị pH của dung dịch lên men đáp ứng nhu cầu sinh trưởng và trao đổi chất của vi sinh vật. Hệ thống kiểm soát pH thường bao gồm cảm biến pH, bộ điều khiển và thiết bị định lượng.
6. Hệ thống chống tạo bọt: Loại bỏ bọt sinh ra trong quá trình lên men, ngăn bọt tràn ra ngoài và duy trì sự ổn định của quá trình lên men. Hệ thống chống tạo bọt thường bao gồm chất chống tạo bọt và thiết bị chống tạo bọt.
7. Cổng lấy mẫu và xả: dùng để lấy mẫu, kiểm tra quá trình lên men và xả sản phẩm lên men. Các cổng này thường được thiết kế ở những vị trí thích hợp trong bể để dễ dàng vận hành và bảo trì.
Ⅱ.Nguyên lý làm việc của máy lên men
Nguyên lý làm việc của thiết bị lên men chủ yếu dựa vào quá trình sinh trưởng và trao đổi chất của vi sinh vật. Trong điều kiện thích hợp, vi sinh vật sử dụng các chất dinh dưỡng có trong dịch lên men để phát triển và nhân lên, đồng thời tạo ra các chất chuyển hóa cần thiết.
1.Cấy vi sinh vật: Các vi sinh vật đã được sàng lọc và tinh chế được cấy vào thiết bị lên men làm chủng khởi đầu cho quá trình lên men.
2. Cung cấp chất dinh dưỡng: Bổ sung lượng chất dinh dưỡng thích hợp như nguồn carbon, nguồn nitơ, muối vô cơ, v.v. vào thiết bị lên men để cung cấp cơ sở năng lượng và vật chất cho sự phát triển của vi sinh vật.
3. Kiểm soát nhiệt độ và pH: Thông qua hệ thống kiểm soát nhiệt độ và hệ thống kiểm soát pH, giá trị nhiệt độ và pH trong thiết bị lên men được điều chỉnh ở phạm vi tốt nhất cho sự phát triển và trao đổi chất của vi sinh vật.
4.Sục khí và khuấy trộn: Thông qua hệ thống sục khí và hệ thống khuấy trộn, không khí và oxy vô trùng được đưa vào dung dịch lên men, dung dịch lên men được tuần hoàn trong bể để đảm bảo các chất dinh dưỡng và oxy được phân bố đều.
5. Tích lũy các chất chuyển hóa: Trong quá trình sinh trưởng và trao đổi chất của vi sinh vật, các chất chuyển hóa cần thiết được tạo ra. Các chất chuyển hóa này có thể được phát hiện và phân tích thông qua các cổng lấy mẫu để đánh giá tiến độ và hiệu quả của quá trình lên men.
6. Xả sản phẩm lên men: Khi quá trình lên men đạt đến mục tiêu định trước, sản phẩm lên men được thải qua cổng xả để xử lý và chế biến tiếp theo.
Tóm lại, thiết bị lên men là thiết bị cốt lõi trong ngành lên men sinh học nên thành phần cấu trúc và nguyên lý làm việc của nó rất quan trọng. Bằng cách hiểu sâu về cấu trúc và nguyên lý làm việc của máy lên men, chúng ta có thể nắm bắt tốt hơn các điểm kiểm soát của quá trình lên men và nâng cao hiệu quả sản xuất cũng như chất lượng sản phẩm. Đồng thời, điều này cung cấp sự hỗ trợ mạnh mẽ về mặt lý thuyết và hướng dẫn thực tế để thiết kế và cải tiến tối ưu các thiết bị lên men.