FILE_20211118_151128_ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH - Trình bày quy trình công nghệ sản xuất các loại khoáng hữu cơ (1)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC  BÁO CÁO ĐỒ ÁN CHUN NGHÀNH CƠNG NGHỆ HĨA HỌC TRÌNH BÀY QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC LOẠI KHOÁNG HỮU CƠ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: SINH VIÊN THỰC HIỆN: Cần Thơ, 10/2021 LỜI CẢM ƠN Ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Để hồn thành đồ án chun ngành Cơng nghệ Hóa học lần ngồi nổ lực thân chúng em nhận giúp đỡ nhiệt tình q thầy bạn bè Trước hết, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Hồ Quốc Phong, người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ đưa lời nhận xét tốt cho chúng em Thầy truyền đạt cho chúng em kiến thức bổ ích, kinh nghiệm quý báu suốt trình thực đồ án Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô Khoa Công Nghệ, đặc biệt thầy mơn Cơng nghệ Hóa học dạy bảo, động viên nhiệt tình giúp đỡ, nhà trường tạo điều kiện cho chúng em tìm tài liệu tham khảo để hồn thành tốt đồ án Tuy nhiên trình thực với điều kiện thời gian vốn kiến thức hạn hẹp chúng em nên khơng tránh khỏi cịn thiếu sót Chúng em mong nhận góp ý tận tình đến từ q thầy để đồ án chúng em hoàn thiện Lời cuối chúng em xin chúc quý thầy cô sức khỏe, hạnh phúc thành công sống Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Cần Thơ, ngày 20 tháng 10 năm 2021 Sinh viên thực Tuyết Đào – Việt Huỳnh – Xuân Vy Trang Ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học MỞ ĐẦU Trong sống nay, việc bổ sung khoáng chất cho thể ngày trọng quan tâm Đặc biệt loại khoáng vi lượng Fe, Cu, Zn, I,… khống vi lượng đóng vai trị việc tối ưu hoá hoạt động enzyme thể bao gồm chuyển hố, kích thích hệ miễn dịch sinh sản Các loại khống chất ứng dụng nhiều lĩnh vực chủ yếu y học chăn nuôi Trước năm 1980, người ta thường bổ sung khống dạng loại khống vơ cơ, chủ yếu gốc chlodire, sulfate hay oxide Vì khống vơ rẻ tiền, dễ kiếm lại có nhiều nhược điểm như: − Làm cho thể khó hấp thu hoạt tính sinh học ngun tố khống − Sự cạnh tranh hấp thụ lẫn số chất khoáng protein mang làm thiếu dư loại khống − Dùng q liều mà thể hấp thu dư thừa thải môi trường làm nhiễm mơi trường lãng phí Hiểu quan trọng khoáng chất để khắc phục nhược điểm khống vơ vào cuối năm 1980, người ta báo cáo chelate hữu điều chế từ phản ứng hợp chất kim loại cacbohydrat protein có tỷ lệ hấp thụ cao 70-80% so với khoáng chất vô (Kratzerand Vohr 1986) Đến có nhiều chế phẩm dùng phổ biến nhiều nước phát triển Việt Nam Khoáng hữu đời đáp ứng cải thiện nhược điểm khống vơ dễ dàng hấp thu hơn, góp phần làm giảm nhiễm mơi trường, tăng khả dụng sinh học… Và để hiểu rõ khống hữu cơ, phương pháp điều chế, quy trình cơng nghệ chúng em tiến hành tìm hiểu đề tài thầy Hồ Quốc Phong giao cho “Trình bày quy trình cơng nghệ sản xuất loại khống” • Tuyết Đào – Việt Huỳnh – Xuân Vy Trang Ngành Cơng nghệ Kỹ thuật Hóa học MỤC LỤC Tuyết Đào – Việt Huỳnh – Xuân Vy Trang Ngành Cơng nghệ Kỹ thuật Hóa học DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1: Mơ hình liên kết khống hữu mặt Hình 1.2: Mơ hình liên kết khống hữu mặt Hình 2.1: Đồng (II) glycinat 15 Hình 2.2: Sản phẩm viên uống Đồng Glycinat 23 Hình 2.3: Bột FAP .25 Hình 2.4: Sản phẩm viên uống Sắt .28 Hình 2.5: Bột Sắt 29 Hình 2.6: Bột kẽm 32 Hình 2.7: Đồng sunfat 33 Hình 2.8: Bột Ferrous Proteinate 33 Hình 2.9: Sản phẩm Sắt Proteinate 38 Hình 2.10: Sản phẩm Kẽm Proteinate 38 Tuyết Đào – Việt Huỳnh – Xuân Vy Trang Ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Khống hữu ? Khống hữu phức hợp kim loại với protein axit amin, phức có tên gọi chelate Trên bề mặt phân tử chelate có axit amin mang điện tích âm, dễ dàng liên kết kim loại mang điện tích dương Người ta thường tạo chelate đồngglycine, kẽm-methionine, sắt-methionine, selen-methionine, mangan-methionine 1.2 Sự cấu thành phân tử chelate khống Với cơng nghệ mới, nước phát triển sử dụng axit amin làm vật mang ion nguyên tố vi lượng, nhờ vào nhóm chức amin carboxyl phân tử axit amin để gắn với ion kim loại Hoặc axit amin mang điện tích âm bề mặt protein, liên kết với ion kim loại dương Trong số loại axit amin có 10 loại xem cần thiết phải cung cấp từ thức ăn thể sống khơng thể tự tổng hợp Đó lysin, methionine, threonin, tryptophan, leucin, isoleucin, phenylalanin, valin, arginin histidin Trong đó, có loại xem có hiệu suất phản ứng cao để cấu thành phân tử khoáng chelate methionine lysin 1.3 Phân tử chất mang (Ligand) − Ligand thành phần quan trọng khoáng Chelate Một khoáng Chelate tốt phụ thuộc vào Ligand: + Phụ thuộc vào cấu trúc Ligand có bền vững để giữ chặt ion kim loại khơng bị phá vỡ q trình tiêu hóa Một số Ligand tạo liên kết yếu dẫn đến giải phóng ion kim loại khỏi cấu trúc Chelate quay trở lại hình thức vơ + Phụ thuộc vào kích thước Ligand có lớn hấp thu vào ruột hay khơng Nếu kích thước q lớn bị chia cắt thành phần nhỏ để dễ hấp thu dẫn đến khống bị phân tách q trình tiêu hóa, ảnh hưởng đến tính hữu dụng sinh học khoáng Chelate − Nhiều nghiên cứu cho thấy Glycine Amino Acid lý tưởng (Loại, kích thước) để làm Ligand Vì Glycine có cấu trúc phân tử nhỏ nên kết hợp với kim loại tạo phân tử khống Chelate có kích thước phân tử nhỏ, dễ dàng bắt giữ thụ thể protein trình tiêu hóa Tuyết Đào – Việt Huỳnh – Xn Vy Trang Ngành Cơng nghệ Kỹ thuật Hóa học − Tỉ lệ mol 2:1 phối hợp Ligand ion kim loại (2 mol Ligand với mol kim loại) làm cho phân tử khống Chelate tối ưu, có tính hữu dụng sinh học cao: + Cấu trúc khống Chelate vững chắc, bảo vệ khoáng qua trình tiêu hóa dày + Phân tử khống Chelate có kích thước nhỏ 800 Da, đủ nhỏ để thụ thể protein hấp thu nguyên vẹn đường ruột + Phân tử khống Chelate trung tính giúp tránh tương tác với thức ăn thuốc q trình tiêu hóa 1.4 Phân loại khống hữu Dựa vào chất gắn với nguyên tố kim loại,người ta chia làm loại: Loại gắn với axit amin (tinh chế): Mineral Chelamin • Loại gắn với axit amin bề mặt protein thô (Casein sữa hay protein đậu tương …): Mineral • Proteinate Tùy thuộc vào tỷ lệ khoáng axit amin hay protein phản ứng hàm lượng chất xúc tác, nhiệt độ phản ứng thích hợp, ta chia làm loại: • • Khống hữu liên kết (gắn) mặt Khoáng hữu liên kết (gắn) mặt Trong đó, loại khống hữu gắn với axit amin tinh chế loại khoáng hữu gắn mặt xem giải pháp tích cực Vì loại gắn với axit amin có kích thước trọng lượng phân tử nhỏ, nên hấp thụ qua màng ruột dễ dàng nhanh chóng (trên 98%) Ngoài ra, mặt ion kim loại gắn với axit amin giúp bảo vệ tránh khỏi yếu tố ảnh hưởng, cạnh tranh ức chế hấp thu khoáng Tuyết Đào – Việt Huỳnh – Xuân Vy Trang Ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Mơ hình liên kết phân tử loại khoáng hữu thể sau: Hình 1.1: Mơ hình liên kết khống hữu mặt Hình 1.2: Mơ hình liên kết khống hữu mặt 1.5 Lợi ích việc sử dụng khoáng hữu 1.5.1 Tăng tỉ lệ sử dụng kim loại Khống Chelate có cấu trúc hóa học đặc biệt ổn định, kim loại gắn với Amino Acid Với cấu trúc ion kim loại bảo vệ tốt hơn, không bị tách trình tiêu hóa nên khơng ảnh hưởng đến hấp thu, hấp thu nguyên vẹn Một số khoáng Ca Mg dạng Chelate hấp thu tốt so với Canxi Carbonate Magie Oxit Sau hấp thu, kim loại khoáng Chelate chuyển đến thể sinh vật hệ thống enzyme đặc biệt Do đó, tiết kiệm tiến trình sinh hóa so với hấp thu khống vơ tiết kiệm tỉ lệ sử dụng kim loại Giảm lượng kim loại thải mơi trường góp phần bảo vệ môi trường 1.5.2 Tăng tỉ lệ hấp thu đường hấp thu độc đáo Khống vơ dạng Oxit Sulfide thường bị phát ion hóa pH thấp dày Các hình thức tích điện khống vơ phản ứng với sản phẩm khác đường tiêu hoá Tuyết Đào – Việt Huỳnh – Xuân Vy Trang Ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Khống Chelate có cấu trúc ổn định, điện phức hợp trung tính, giúp bảo vệ ion kim loại phản ứng hóa học trình tiêu hóa Khống Chelate di chuyển qua vi lông nhung ruột hấp thu hấp thu Amino Acid Những nghiên cứu Vandergift kim loại chelate hóa Amino Acid, hấp thu kim loại hoàn toàn hấp thu Amino Acid Tất khống Chelate có trọng lượng phân tử 1000 Da hấp thu dễ dàng qua màng tế bào Và vài chu kỳ sinh lý đặc biệt (Như thú non), khống Chelate có trọng lượng phân tử cao 1000 Da hấp thu phương thức ẩm bào Con đường hấp thu độc đáo làm tăng tính hữu dụng sinh học khoáng Chelate 1.5.3 Giảm đối kháng hoạt động với loại khống khác, tính ổn định cao Một số khoáng vi lượng sử dụng thường xảy đối kháng với Fe Cu, Ca Zn Bên cạnh đó, ion kim loại khống vơ dễ bị oxi hóa giảm nồng độ trình sản xuất, vận chuyển dự trữ thức ăn Fe2 + bị oxi hóa thành Fe3+, Cu2+ thành Cu+ Những phản ứng sản phẩm trình phản ứng, oxi hóa làm phá vỡ vitamin khống thức ăn Khống Chelate có cấu trúc hóa học đặc biệt (Cấu trúc mang) nên ion kim loại khoáng Chelate tránh khỏi q trình oxi hóa - khử trộn với vitamin tan chất béo, tránh đối kháng với loại khoáng khác, chống lại ion hóa ion giảm phá vỡ vitamin thức ăn Điều giúp tránh thất thoát dinh dưỡng tăng hấp thu 1.5.4 Tính hữu dụng sinh học cao Khống vơ thường tiêu hóa, độ hữu dụng thấp bị ion hóa cách dễ dàng Thí nghiệm Baker cho thấy phần bổ sung bắp, đậu nành có chứa Mangan Sulfat (32,5% Mn) có - 6% sinh khả dụng, cung cấp có 2% Mangan sử dụng Khống Chelate với cấu trúc vịng gắn kết, giúp bảo vệ với nồng độ axit dày Tính sinh khả dụng khả lưu trữ mơ khống chất quan trọng hàng đầu hoạt động dinh dưỡng Những nghiên cứu Đại học Florida cho thấy khống Chelate có tính sinh khả dụng hấp thu cao so với khống vơ tương ứng tương tác với đường tiêu hóa (Như Coban, Mangan Kẽm) Kẽm dạng Chelate có tính sinh khả Tuyết Đào – Việt Huỳnh – Xuân Vy Trang Ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học dụng gấp lần so với dạng Sulfat Tính sinh khả dụng cao làm tăng hiệu sử dụng ion kim loại, hạn chế tỉ lệ kim loại loại thải bên ngồi Mặt khác, khống vơ có ảnh hưởng đến giá trị pH đường tiêu hóa khống Chelate lại có chức hệ đệm làm tăng kích thích đến thể vật ni 1.6 Vai trị sinh học số khoáng bật 1.1.6.1 Kẽm (Zn) Tham gia cấu trúc nhiều loại enzyme có chứa nguyên tố kim loại (metalloenzyem) phosphatase acid, phosphatase kiềm, amino-peptidase, carboxyl-peptidase, carboxyl anhydrase, glutamin dehydrogenase… Kẽm có liên quan đến hoạt động tuyến tụy với tổng hợp insulin Theo Garief Bertrand 1961, 200 phản ứng sinh hóa thể xác định có lệ thuộc vào kẽm Do đó, can thiệp vào nhiều trình chuyển hóa protein acid nucleic Một vai trị rõ chứa chương trình gen acid nucleic, tham gia trình tổng hợp gen, cho chép AND có sẵn để tế bào nhân lên Kẽm cần thiết cho cấu tạo thành phần hoocmon sinh dục đực (testosteron) đóng vai trị quan trọng tổng hợp, cấu trúc, tiết nhiều hoocmon khác isulin, hormon tăng trưởng, NGF (yếu tố tăng trưởng dây thần kinh)… Zn chất chống lại tác hại vài chất độc Cd, Pb chất ô nhiễm khác (theo Dr.Jean, Paul Curt, 2004 Cẩm nang dinh dưỡng tương lai Việt Cơng ty Nutifoodchất khống) Nó ngăn chặn sinh sản tế bào bất thường, tế bào mà AND chúng bị hư gốc tự do… 1.1.6.2 Mangan (Mn) Mn nguyên tố cần thiết để cấu nên hợp chất chondroitin sulfate phận mucopolysaccharide để cấu tạo mạng lưới hữu (matrix) xương để Ca tích lũy cách bình thường Mn yếu tố cần thiết để phòng bệnh điều hòa, cân thú sơ sinh Mn tham gia cấu trúc kích hoạt số enzyme quan trọng phối hợp polysaccharide glucoprotein Nó tham gia cấu tạo metalloenzyme pyruvat carboxylase hoạt hóa enzyme phosphoenolpyruvate carboxylkinase, phospho transferase, decarboxylase, arginase, glucotransferase Như đóng vai trị quan trọng trao đổi Tuyết Đào – Việt Huỳnh – Xuân Vy Trang 10 ... chia làm loại: • • Khoáng hữu liên kết (gắn) mặt Khoáng hữu liên kết (gắn) mặt Trong đó, loại khoáng hữu gắn với axit amin tinh chế loại khoáng hữu gắn mặt xem giải pháp tích cực Vì loại gắn... khác Tuyết Đào – Việt Huỳnh – Xuân Vy Trang 12 Ngành Cơng nghệ Kỹ thuật Hóa học CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC LOẠI KHỐNG HỮU CƠ 2.1 KHOÁNG ĐỒNG (II) GLYCINAT (COPPER (II) GLYCINATE)... quy trình cơng nghệ chúng em tiến hành tìm hiểu đề tài thầy Hồ Quốc Phong giao cho ? ?Trình bày quy trình cơng nghệ sản xuất loại khống” • Tuyết Đào – Việt Huỳnh – Xn Vy Trang Ngành Cơng nghệ Kỹ