2 MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4 1 Khái niệm và phân loại 4 1 1 Khái niệm enzyme lipase 4 1 2 Phân loại enzyme lipase 4 2 Ứng dụng enzyme lipase 4 2 1 Ứng dụng của lipase trong công nghiệp thực phẩm 4 3.
TỔNG QUAN
Khái niệm và phân loại
Lipase (Triacylglycerol lipase) là một enzyme thuộc nhóm hydrolase, có vai trò quan trọng trong quá trình thủy phân chất béo (lipid) Enzyme này xúc tác cho việc phân giải triacylglycerol, giúp chuyển đổi lipid thành các thành phần dễ hấp thu hơn Lipases được phân loại là một phần của các enzyme thủy phân este, đóng góp vào nhiều quá trình sinh học và công nghiệp.
Lipase được chiết xuất từ nhiều nguồn, bao gồm lipase thực vật, động vật và vi sinh vật, đặc biệt là từ vi khuẩn và nấm Một số loại lipase từ vi sinh vật đã chứng minh có giá trị thương mại cao.
Lipase từ thực vật, đặc biệt là từ ngũ cốc trong giai đoạn nảy mầm, có hạn chế về hoạt tính và khả năng bền nhiệt Ngoài ra, nồng độ enzyme trong nguồn thu nhận này cũng không cao.
Nguồn lipase từ động vật quan trọng nhất là từ tụy tạng của bò, cừu và lợn
Lipase từ tụy tạng lợn là một trong những loại lipase phổ biến nhưng có nhược điểm là chứa hợp chất gây mùi và vị khó chịu, như trypsine, làm cho nó không được ưa chuộng Hơn nữa, lipase này có nguy cơ lây truyền virus từ động vật sang người, dẫn đến xu hướng ngày càng tăng trong việc sử dụng lipase từ vi sinh vật nhờ vào tính chất đa dạng và an toàn hơn.
Ứng dụng enzyme lipase
2.1 Ứng dụng của lipase trong công nghiệp thực phẩm
Bơ cocoa, với thành phần chính là axit palmitic và stearic, mang lại cảm giác mát lạnh và thú vị khi tan chảy trong miệng giống như chocolate Công nghệ lipase, dựa trên phản ứng thủy phân và tổng hợp, đã được thương mại hóa nhằm cải thiện một số loại mỡ kém chất lượng thành chất thay thế bơ cocoa.
Quá trình sử dụng lipase từ Rhizomucor miehei cố định cho phản ứng chuyển ester thay thế palmitic trong dầu cọ với stearic acid
Alcoholysis của dầu gan cá tuyết sản xuất omega-3 có khả năng chống lại sự hình thành cholesterol, theo nghiên cứu của Zuyi và Ward (1993) khi sử dụng lipase từ Pseudomonas.
Một số loài vi khuẩn như Staphylococcus warneri và Staphylococcus xylosus có khả năng sản sinh ester, tạo ra mùi hương đặc trưng, được ứng dụng trong công nghiệp phô mai nhờ vào hoạt động của lipase.
Lipase từ vi khuẩn C viscosum cải thiện khả năng lưu giữ hương vị trong quá trình bảo quản kéo dài một tháng Nghiên cứu của Yadav và cộng sự (2008) cho thấy nhiều hợp chất hương được tạo ra, trong khi Yu và cộng sự (2008) chỉ ra rằng lipase cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tổng hợp các chất hoạt động bề mặt phi ion và chất nhũ hóa.
Ricinoleic acid estolide và monoacylglycerol đã được tổng hợp để điều chỉnh độ nhớt của chocolate và nhũ hóa cho margarin Ngoài ra, olein ferulyl, được tổng hợp nhờ lipase, có vai trò như một chất chống oxi hóa trong thực phẩm, đồng thời giúp ngăn chặn bệnh tim, chống viêm và phòng ngừa ung thư.
Các polymer sinh học đã đƣợc tổng hợp nhờ xúc tác lipase Các polymer này được ứng dụng trong công nghệ thực phẩm làm các màng bao kỵ nước
2.2 Ứng dụng lipase trong công nghiệp tẩy rửa
Trong ngành công nghiệp chất tẩy rửa và bột giặt gia đình, việc sử dụng phụ gia là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả tẩy rửa Các sản phẩm tẩy rửa hiện đại thường chứa một hoặc nhiều loại enzyme như protease, amylase, cellulose và lipase, giúp cải thiện khả năng làm sạch và loại bỏ các vết bẩn một cách hiệu quả hơn.
Việc sử dụng lipase để loại bỏ dầu mỡ trong ngành công nghiệp chất tẩy rửa đang cho thấy tiềm năng lớn Dưới điều kiện thông thường trong quá trình giặt tẩy, enzyme lipase hoạt động hiệu quả, mang lại kết quả tối ưu cho việc làm sạch.
2.3 Ứng dụng lipase trong công nghiệp thuộc da, dệt, giấy
Quá trình thuộc da là một quy trình phức tạp, bao gồm các bước như loại bỏ chất béo, rủ lông và làm mềm da Việc sử dụng môi trường kiềm trong quá trình này giúp tăng cường hiệu quả, đặc biệt khi áp dụng các vi khuẩn kiềm Dòng bacillus sp có khả năng phát triển trong môi trường kiềm và sinh tổng hợp lipase kiềm, do đó, chúng rất phù hợp cho quy trình thuộc da (Haalck và cs, 1992; Wang và cs, 1995).
Việc sử dụng lipase mang lại lợi thế nổi bật là giữ nguyên màu sắc và sự sạch sẽ cho sản phẩm Ngoài ra, lipase còn cải thiện khả năng chống thấm nước của da, đồng thời giúp da không bị vết ố như khi sử dụng dung môi và chất hoạt động bề mặt.
Trong công nghiệp giấy, sáp và triglyceride gây trở ngại cho sản xuất nên loại bỏ các chất này là điều cần thiết (Bajpai 1999)
2.4 Ứng dụng lipase trong quản lý môi trường
Lipase đã được ứng dụng để xử lý các chất thải như dầu oliu và phế thải từ nhà máy dầu (Vitolo và cs, 1998) Quá trình này sử dụng các chủng vi khuẩn sản sinh lipase B thermoleovorans IHI-91 (Reimann và cs, 2002).
Wakelin và Forster (1997) đã nghiên cứu các vi sinh vật được phân lập từ chất thải của nhà hàng thức ăn nhanh nhằm loại bỏ chất béo, dầu và mỡ Họ thực hiện nuôi cấy vi khuẩn thuần khiết và trộn chúng với chất thải, giúp vi sinh vật sản sinh lipase cùng các enzyme khác để xử lý chất thải hiệu quả.
Ngoài ra, lipase còn có tác dụng phân hủy sinh học dầu diesel trong đất
2.5 Ứng dụng lipase trong công nghiệp hóa chất
Chất trung gian chiral là thành phần quan trọng trong tổng hợp các chất trị liệu, hóa nông và hương liệu Tuy nhiên, việc tổng hợp chúng bằng phương pháp hóa học gặp nhiều khó khăn.
2 đồng phân của thuốc có dược tính, việc tổng hợp đồng phân thuần khiết là bước quan trọng trong công nghiệp dƣợc
Có 2 loại biến đổi sinh học có chọn lọc đồng phân chất hữu cơ đƣợc xúc tác bởi lipase: phản ứng các cơ chất tiền chiral và động học tan của các racemate (Kazlauskas và cs, 1998) Theo truyền thống, các chất tiền chiral hoặc chiral alcohol và ester của acid carboxylic đƣợc coi là 2 loại chất cơ bản nhƣng nhiều năm qua phạm vi của các chất nhanh chóng đƣợc mở rộng sang cả các diol, các acid α và β, hydroxyl, cyanohydrin, chlorohydrin, diester, lactone, amine, diamine, amino-alcohol và dẫn xuất của α và β acid amine (Kazlauskas và cs, 1998) Loại lipase xúc tác cho các phản ứng này thu nhận từ vi khuẩn P.aeruginosa, P.flourescens và các loài Pseudomonas khác, B.cepacia, C.viscosum, B.subtillis (Chunyuan và cs, 2008), Achromobacter sp., Alcaligenes sp.và serratia marcescens
2.6 Ứng dụng lipase trong hóa sinh dƣợc và y tế
Lipase đƣợc sử dụng để xúc tác ester hóa tinh bột sắn làm chất mang dƣợc chất và làm vật liệu trong điều trị gãy xương (Rajan và cs, 2008)
Lipase là một yếu tố quan trọng trong việc tiêu diệt tế bào ung thư, mở ra khả năng ứng dụng trong điều trị bệnh này Lipase từ Candida rugosa hiện đang được sử dụng để tổng hợp thuốc hạ cholesterol huyết thanh (Hasan và cs, 2006) Ngoài ra, lipase còn có vai trò là chất kích hoạt nhân tố hoại tử khối u, góp phần vào một số liệu pháp điều trị các khối u ác tính.
Lipase có thể được cố định trên điện cực pH/oxygen kết hợp với glucose oxidase, tạo thành một cảm biến lipid hiệu quả trong việc xác định cholesterol máu (Hasan và cs, 2006).
Tổng quan về basillus subtilis
Bacillus subtilis được phát hiện lần đầu tiên trong phân ngựa vào năm 1941 bởi một nhóm nghiên cứu y học của Đức Ban đầu, vi khuẩn này chủ yếu được sử dụng để phòng ngừa bệnh lị cho các binh sĩ Đức trong Chiến tranh Bắc Phi Việc ứng dụng Bacillus subtilis trong điều trị bệnh chỉ thực sự phát triển mạnh mẽ vào những năm sau đó.
Từ năm 1949 đến 1957, Henry, Albot và các cộng sự đã tách được các chủng thuần khiết của Bacillus subtilis Sự phát triển này dẫn đến việc ra đời “subtilistherapie”, tức là thuốc Subtilin, được sử dụng để điều trị các chứng viêm ruột, viêm đại tràng và chống tiêu chảy do rối loạn tiêu hóa.
Ngày nay, vi khuẩn Bacillus subtilis trở nên phổ biến và đƣợc sử dụng rộng rãi trong chăn nuôi, y học, thực phẩm…
Theo khóa phân loại của Bergey, vi khuẩn Bacillus subtilis thuộc:
B.subtilis có thể được phân lập từ nhiều loại môi trường khác nhau, đặc biệt chúng có nhiều trong rơm, cỏ Mức độ thích nghi cao của chúng là do khả năng hình thành nội bào tử và tái tổ hợp DNA bộ gen với DNA lạ B.subtilis có khả năng kháng lại các điều kiện khắc nghiệt của môi trường về pH, áp suất thẩm thấu, oxy và nhiệt độ
B.subtilis cũng đƣợc tìm thấy trong hệ tiêu hóa của nhiều loài động vật ăn thực vật, nó đóng vai trò là một probiotic giúp duy trì hoặc khôi phục lại hệ vi khuẩn có lợi trong cơ thể
Vi khuẩn Bacillus subtilis thường xuất hiện trong môi trường thiếu dinh dưỡng và phân bố rộng rãi trong tự nhiên, bao gồm cỏ khô, bụi, đất và nước Chúng chủ yếu tồn tại trong đất, với mật độ khoảng 10 – 100 triệu cfu/g ở các vùng đất trồng trọt Tuy nhiên, trong các khu vực đất nghèo dinh dưỡng như sa mạc hay đất hoang, Bacillus subtilis rất hiếm gặp Ngoài ra, bào tử và tế bào sinh dưỡng của Bacillus subtilis cũng có mặt trong nước và bùn ở cửa sông cũng như trong nước biển.
3.3 Đặc điểm hình thái và sinh hóa Đặc điểm hình thái
Bacillus subtilis là một loại vi khuẩn Gram dương, có hình dạng trực khuẩn với kích thước nhỏ từ 3 – 5 x 0,6 µm Chúng thường tạo thành chuỗi hoặc tồn tại riêng lẻ, có khả năng di động nhờ vào 8 – 12 lông Bào tử của Bacillus subtilis có hình elip, nhỏ hơn tế bào sinh dưỡng, với kích thước từ 0,8 – 1,8 µm Vị trí của bào tử trong tế bào sinh dưỡng không theo quy tắc nhất định, có thể lệch tâm hoặc gần tâm nhưng không chính giữa Bacillus subtilis là loài sinh vật tự dưỡng, có thể sống trong môi trường hiếu khí hoặc kị khí tùy ý.
Bacillus subtilis nổi bật với khả năng tạo bào tử trong những điều kiện nhất định, mỗi tế bào sinh dưỡng đều sản sinh một bào tử Vi khuẩn này có thể hình thành bào tử trong chu trình phát triển tự nhiên hoặc khi gặp điều kiện bất lợi Bào tử là khối nguyên sinh chất đặc, chứa các thành phần hóa học cơ bản tương tự như tế bào sinh dưỡng nhưng có tỉ lệ khác nhau và thêm một số thành phần mới Bacillus subtilis phát triển thông qua quá trình nảy mầm từ bào tử, không kháng acid nhưng có khả năng chịu nhiệt, độ ẩm, tia tử ngoại và tia phóng xạ.
Bacillus subtilis là vi khuẩn hiếu khí có khả năng phát triển trong môi trường thiếu oxy, với nhiệt độ tối ưu là 37°C và pH trong khoảng 7-7,4, tối ưu ở pH 7,2 Vi khuẩn này có khả năng lên men không sinh khí các loại đường như glucose, maltose, manitol, saccharose, xylose và arabinose, cùng với một số hoạt tính khác.
Dung huyết là hiện tượng gây ra bởi hemolysine trên thạch máu ngựa và thỏ Hệ enzyme của Bacillus subtilis rất phong phú với các loại enzyme như protease, amylase, glucoamylase, glucanase, cellulase, dextranase và pectinase Bacillus subtilis đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là trong sản xuất enzyme như protease và amylase.
Bacillus subtilis có hai loại kháng nguyên H và O, với cấu trúc kháng nguyên dạng D và L của acid glutamic Loại vi khuẩn này sản xuất các kháng sinh như subtilin và bacitracin, có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn Gram dương và Gram âm Mặc dù vậy, hầu hết các chủng Bacillus subtilis không gây bệnh cho con người.
QUY TRÌNH SẢN XUẤT
Thiết bị lên men
Mục đích: để đủ mật độ tế bào khi đƣa vào nuôi cấy, hoạt hoá giống giúp giống sống mạnh hơn thích nghi đc với mt tốt hơn
Để tiến hành cấy truyền ống giống thạch nghiêng, trước tiên cần lấy 2 vòng cấy vi sinh vào môi trường tăng sinh Sau đó, nuôi cấy lắc trong 24 giờ và tiếp tục nhân giống cấp 2 cho đến khi đạt yêu cầu về thể tích dịch giống cần thiết.
Chế phẩm enzyme Sấy phun
Lên men sinh tổng hợp enzyme t= 37 o C, pH= 7.2
Quy trình công nghệ sản xuất enzyme lipase từ Bacillus subtilis
Thành phần Số lƣợng Đơn vị
1.1.1.2 Môi trường lên men (Atefeh Ameri và cộng sự, 2019)
Mục đích: để tiệt trùng môi trường tránh môi trường bị nhiễm các vi sinh vật ko mong muốn
Cách tiến hành: đưa môi trường đi hấp ở nhiệt độ 121°C trong vòng 15 phút
Sau đó đợi đến nhiệt độ phù hợp với vi sinh vật tránh để môi trường lâu để tránh bị nhiễm
Mục đích: để vi sinh vật phát triển mạnh sản sinh ra nhiều enzyme lipase
Chọn thiết bị lên men 20T Industrial Fermentation Equipment Ƣu điểm:
Lớp vỏ áo và ruột gà giúp kiểm soát nhiệt độ hiệu quả trong quá trình lên men, điều chỉnh nhiệt độ phù hợp cho việc nuôi cấy Cánh khuấy tăng cường sự đảo trộn, nâng cao hiệu suất của quá trình Thiết bị sục khí đã được thanh trùng, cung cấp đủ oxy cho vi sinh vật phát triển.
Nhược điểm của quy trình lên men bao gồm chi phí cao và cấu tạo phức tạp Bể lên men hoạt động theo quy trình khép kín, do đó, nếu bị nhiễm khuẩn, việc khắc phục sẽ gặp khó khăn Vì vậy, cần đảm bảo rằng tất cả nguyên liệu đưa vào bể lên men đều đã được tiệt trùng.
Thiết bị ly tâm
Mục đích: để tách sinh khối và dịch canh trường, loại bỏ canh trường và thu dịch lọc
Lựa chọn thiết bị ly tâm DHC400 Ƣu điểm:
Có tốc độ tách huyền phù cao, dễ thu nhận dịch sau quá trình ly tâm
Nhƣợc điểm: cấu tạo và lắp ráp khó
Thiết bị lọc
Mục đích: để tinh sạch enzyme, làm cô đặc nồng độ enzyme trong dung dịch
Khi lựa chọn thiết bị lọc tiếp tuyến, một trong những ưu điểm nổi bật là khả năng hạn chế sự hình thành lớp cặn tích tụ trên bề mặt màng, từ đó giảm thiểu hiện tượng tắc màng và nâng cao hiệu suất hoạt động.
Thiết bị sấy phun
Mục đích: để loai nước ra khỏi sản phẩm, làm thành phẩm chuyển từ dạng lỏng sang rắn, giúp bảo quản đƣợc tốt hơn
Thiết bị sấy DP127 mang lại nhiều ưu điểm vượt trội, bao gồm thời gian sấy khô nhanh chóng và hiệu quả hơn hẳn so với các phương pháp sấy khác Nó giúp duy trì hoạt tính của enzyme và đảm bảo hiệu suất thu hồi cao.
Nhƣợc điểm: cấu tạo phức tạp
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống là không khí đi qua bộ lọc, sau đó được đưa vào máy gia nhiệt để tăng nhiệt độ lên mức nhất định Tiếp theo, không khí nóng được phân phối từ đỉnh tháp phun và tiếp tục di chuyển theo hướng xoáy đồng đều xuống đáy tháp.
Nguyên liệu dạng lỏng đƣợc đƣa vào máy phun li tâm ở đỉnh tháp thông qua bơm chuyên dụng, phân tán thành những hạt nhỏ dạng sương mù
Các hạt sương có diện tích tiếp xúc nhỏ khi tiếp xúc với dòng khí nóng giúp hơi nước bay hơi nhanh chóng, trong khi nhiệt độ của vật liệu vẫn được duy trì ở mức thấp Nhờ đó, dược liệu được sấy khô nhanh mà không làm thay đổi đáng kể tính chất của sản phẩm.
CÂN BẰNG VẬT CHẤT NĂNG LƯỢNG
Kế hoạch sản xuất
Theo thiết kế, nhà máy sản xuất enzyme lipase với năng suất 100 tấn/ năm
Trong một năm có 365 ngày, sau khi trừ đi 15 ngày lễ và 30 ngày nghỉ cuối tuần, số ngày làm việc thực tế của công ty sẽ là 320 ngày.
Thời gian 1 mẻ là: 3 ngày Thời gian nghỉ giữa mỗi mẻ là 0,5 ngày Vậy tổng thời gian cho 1 mẻ là t mẻ =3,5 ngày
Vậy số mẻ trong một năm là:
Năng suất của nhà máy: = 1,1 (tấn/mẻ) = 1100 (kg/mẻ)
Hoạt lực enzyme lipase 5505,3 UI/L (Atefeh Ameri và cộng sự, 2019)
Tính toán cân bằng vật chất cho từng giai đoạn
Hiệu suất 95% Độ ẩm đầu Wđ p% Độ ẩm cuối Wc = 5%
Phương trình cân bằng vật chất
Ta có khối lƣợng riêng của dịch lọc là 1,06 g/cm3
Lƣợng nguyên liệu sản xuất trong một mẻ và một năm
Nguyên liệu Số lƣợng Khối lƣợng
(kg/mẻ) Khối lƣợng 1 năm
Hoạt tính sau 1 mẻ nuôi cấy
Tổng hoạt tính enzyme thu được trước lên men:
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ
Thiết bị nhân giống
https://sta.soctrang.gov.vn/tin-tuc-su-kien/so-luoc-quy-trinh-san-xuat-che-pham-sinh- hoc-sta-em-detox-quy-mo-100-500-lit-me.html
Thiết bị lên men
Giả sử quá trình tinh sạch 86% và hiệu suất lên men 90% m lên men = 1100 ×
= 1279,07 (kg/mẻ) 1L canh trường cho ra 5505,3g enzyme
Thể tích canh trường lên men chiếm 2/3 thể tích thiết bị lên men
Chọn thiết bị lên men có dạng hình trụ và có cánh khuấy
Một bể thể tích 20 𝑚 3 phù hợp với quy mô công nghiệp và thích hợp với các thiết kế về tốc độ cánh khuấy, nên số bể cần là
= 17,5 18 bể https://vietnamese.alibaba.com/product-detail/20T-Industrial-Fermentation-
Equipment-278285084.html?spm700.galleryofferlist.0.0.32cd9171RewbLG
Tỷ lệ chiều cao và đường kính là 2:1 (H-) (Nguyễn Hoàng Lộc,2006)
Chọn tỷ lệ đường kính cánh khuấy (d cánh khuấy ) và đường kính thiết bị (D) là 0,3 d cánh khuấy = 0,3 × D = 0,3 × 2,34 = 0,702 m
Tỷ lệ chiều cao của mỗi cánh khuấy (h cánh khuấy ) và đường kính cánh khuấy (d cánh khuấy ) là 0,2 hcánh khuấy = 0,2× d cánh khuấy = 0,2 × 0,702 = 0,14 m
Chiều rộng cánh khuấy bằng 0,25 so với đường kính cánh khuấy r cánh khuấy =0,25 × d cánh khuấy = 0,25 × 0,702 = 0,18 m
Chiều rộng của vách ngăn cách nhiệt vỏ áo bằng 0,1 so với dường kính cánh khuấy d vách = 0,1 × d cánh khuấy = 0,1 × 0,702 =0,07 m
Chọn khoảng cách giữa cánh thứ nhất với đáy bể và giữa hai cánh là bằng 1,5 lần đường kính cánh khuấy
Khoảng cách giữa các cánh khuấy (h 1 ) h 1 = 1,5 × 0,702 = 1,053 m
Chiều dài trục cánh khuấy (L)
= 3,67 4 (cánh khuấy) Vậy ta sẽ thiết kế bể có 3 cánh khuấy với:
Chiều cao bể: 4,68m Đường kính bể: 2,34m Đường kính cánh khuấy: 0,702m
Chiều rộng của vách ngăn cách nhiệt vỏ áo: 0,07 m
V: Thể tích bể (m 3 ) u G : Vận tốc bọt khí (m/s) = 0,05
Chọn cánh khuấy loại Rushtone
Dòng chảy trong bể lên men là dòng chảy rối (Re > 10 5 )
Với dòng chảy rối, cánh khuấy Rushtone có hệ số công suất là 5
: Khối lượng riêng canh trường (d=1,060 g/cm 3 )
N: Tốc độ cánh khuấy (s -1 ) d cánh khuấy : Đường kính cánh khuấy (m)
Chọn tốc độ cánh khuấy là N = 200rpm ,94 s -1
: Khối lượng riêng canh trường
N: Tốc độ cánh khuấy d cánh khuấy : Đường kính cánh khuấy (m) μ: Độ nhớt canh trường
= 1416533,89 > 10 5 Giá trị Re kiểm tra lại > 10 5 nhƣ vậy giả định ban đầu là hợp lý
2.5 Tốc độ sử dụng oxy μ = 0,1 h -1 : tốc độ tăng trưởng riêng, h -1 (Akdoğan, M., & Çelik, E ,2021) q o : tốc độ sử dụng oxy riêng , mmol oxy/g sinh khối
Y xs = 0,8 g/g: Hiệu suất tạo thành sinh khối trên một đơn vị cơ chất (Dauner M, Storni
𝑦 o : năng suất sinh khối tạo ra bởi 1 mol oxy (g sinh khối/ mol oxy) y o = 0,26 mol O 2 /g sinh khối y o =
= 0,047 mol oxy/g.h = 47 mmol oxy/g sinh khối
X o : Nồng độ sinh khối ban đầu, g/g μ max = 0,58 h -1 : tốc độ tăng trưởng riêng cực đại, h -1 (Dauner M, Storni T, Sauer U,
S o : Nồng độ đường ban đầu
Hiệu suất lên men là 90%
OTR > OUR (10,44>0,96) → Hệ thống cung cấp khí thiết kế có khả năng cung cấp đủ lƣợng oxy trong suốt quá trình lên men xảy ra
Thiết bị ly tâm
Các thông số sử dụng cho tính toán thiết bị ly tâm
Thông số ly tâm Giá trị Tài liệu tham khảo
Thể tích ly tâm (v) 4,5m3 Đường kính hạt (d) 𝑚 𝑚 Độ nhớt canh trường (à) 0,011 Ns/m2
Góc giữa đĩa và trục ( ) 45°
Khối lƣợng riêng của chất rắn (ps) 1120 kg/m3
Khối lượng riêng của canh trường 1060 kg/m3
Khối lƣợng riêng của chất lỏng (pl) 1000kg/m3
Bán kính khoảng cách giữa các hạt khi lắng xuống (r)
Tốc độ ly tâm (ω) 6000 vòng/ phút b8,32 rad/s
Vận tốc lắng của hạt:
Các thông số thiết bị ly tâm DHC 400: Đặc điểm Thông số
Tương ứng với đường kính ngoài d 0 = 2,1mm,đường kính trong của đĩa di =0,2mm Tính RCF
Số thiết bị ly tâm cần dùng https://vietnamese.alibaba.com/product-detail/yeast-separating-automatic-disc-stack- centrifuge-dhc400-60218406665.html
Thiết bị lọc
Thời gian một mẻ là 3,5 ngày h
Công suất một mẻ là:
Hiệu suất của quá trình lọc: 85%
Giả sử hệ thống tách loại là 97%
Lƣợng enzyme cần sản xuất đạt 100 tấn/năm =
Thể tích dung dịch lọc vào hệ thống:
Chọn quá trình lọc gián đoạn:
Hệ số tách loại màng lọc là 97%
Chọn thời gian lọc là 2h: m 3 /h
Thiết bị sấy
Công suất bốc ẩm; kg ẩm/h Giả sử nhiệt độ không khí ngoài trời là t 0 0°C và φ = 80%
Tra giản đồ Ramzin ta có :
Y0= 19 g ẩm/kg kkk = 0,019kg ẩm/ kg kkk
Cân bằng hàm nhiệt trong giai đoạn gia nhiệt theo lý thuyết:
Chọn nhiệt độ đầu vào là 160°C
Tra trong giản đồ Ramzin ta có enthalpy (H) của không khí trước khi sấy là:
Cân bằng hàm nhiệt trong giai đoạn gia nhiệt theo lý thuyết:
Nhiệt độ đầu ra là 80°C
Tra giản đổ Ramzin ta có hàm ẩm Y của không khí sau khi sấy Y2 = 50,5 g ẩm/kg kkk
Lƣợng không khí khô cần trong quá trình sấy là:
Nhiệt lƣợng riêng tiêu tốn cho quá trình sấy là:
𝑚= 4596,19 kJ/kg ẩm Công suất tiêu thụ nhiệt:
Chọn thời gian lưu của không khí trong thiết bị sấy phun là ξ = 20s và khối lượng riêng của không khí là p= 0,89 kg/m 3
Khi chọn thiết bị sấy phun, cần chú ý đến thiết kế hình nón và phần thân hình trụ, với đường kính D và chiều cao H Đặc biệt, đáy hình nón có góc nghiêng 60° và chiều cao h, điều này ảnh hưởng đến hiệu suất sấy và khả năng xử lý nguyên liệu.
Giả sử đường kính bằng chiều cao
Chiều cao của thiết bị: H sấy= H+h= 5,92+5,12= 11,04 m
Thông số của thiết bị sấy phun DP127:
Lượng bay hơi nước lớn nhất 50 kg/h
Lượng hơi nước tiêu thụ 350- 400 kg/h
Xuất xứ Trung Quốc Đường kính đĩa phun 120 mm
Số lƣợng thiết bị sấy: 1
TÍNH TOÁN KINH TẾ
Vốn cố định
STT Tên thiết bị Đơn giá (VNĐ) Số lƣợng Thành tiền
2 Thiết bị lên men RTY – Z 660.000.000 18 11.880.000.000
3 Thiết bị ly tâm DHC400 690.501.702
Giả sử chi phí lắp đặt bằng 1% chi phí thiết bị: 184.184.614
STT Tên thiết bị Giá Số lƣợng Thành tiền
Tổng chi phí vận chuyển (TVC)
Chọn đất ở Củ Chi để xây dựng nhà xưởng Thuê đất để xây dựng nhà xưởng với diện tích 4000m 2 với giá 40.000.000VND/tháng trong 10 năm:
Tiền thuê đất trong 10 năm:
STT Tên công trình Đơn giá
(VND/m2) Số lƣợng Thành tiền
Khu xử lý nước thải
Tổng chi phí xây dựng nhà xưởng (TNX)
Tổng chi phí cố định
Vốn lưu động
STT Nhiên liệu Đơn vị Số lƣợng Đơn giá
2.1.2.1 Thành phần môi trường nhân giống trong 1 năm
STT Thành phần Khối lƣợng
(kg) Đơn giá (VNĐ/kg) Thành tiền
4.415.000 2.1.2.2 Thành phần môi trường sản xuất trong 1 năm
STT Thành phần Khối lƣợng
(kg) Đơn giá (VNĐ/kg) Thành tiền
Tổng chi phí nguyên liệu (TNL) = TNG + TLM = 4.415.000 + 235.038.674.744 235.043.089.744
Phó giám đốc kỹ thuật
Phó giám đốc kinh doanh
36.000.000 Phòng kế toán – tài chính
Chức vụ Tổng lương/ tháng (VNĐ)
Mức đóng bảo hiểm (VNĐ)
Phó giám đốc kỹ thuật
Phó giám đốc kinh doanh
720.000 Phòng kế toán – tài chính
Tổng tiền bảo hiểm trong 1 năm (TBH): 953.160.000
Tổng tiền nhân sự trong 1 năm (TNS): TNS= TL+TBH = 4.056.000.000+ 953.160.000 = 5.009.160.000
Tổng chi phí trực tiếp (TTT): TTT = TNhL + TNL + TNS = 4.478.265.000 + 235.043.089.744 + 5.009.160.000 = 244.530.514.744
- Quảng cáo sản phẩm: 10% chi phí sản xuất trực tiếp = 10%
- Chiết khấu và hoa hồng cho đại lý:% chi phí sản xuất trực tiếp %
Tổng chi phí phát sinh: TPS$.453.051.474 + 24.453.051.474 = 48.906.102.948
Toàn bộ chi phí công ty sẽ vay vốn ngân hàng Vietcombank với 2 loại lãi xuất:
Vay ngắn hạng cho vốn lưu động với lãi xuất 7%/năm
Vay dài hạng cho vốn cố định với lãi xuất
Tổng lãi ngân hàng trong một năm:
TNH= lãi lưu động + lãi cố định
Tổng khẩu hao cho thiết bị, phương tiện và công trình( TCT)
Tổng chi phí gián tiếp TGT = TCT + TNH= 3.890.865.173
Chi phí sản xuất=gián tiếp+trực tiếp+chi phí phát sinh= TGT +TTT + TPS3.890.865.173 +5013575000+48.906.102.948 = 11.279.665.173
Giá sản xuất 1 kg enzyme: 161.844
Giá bán sản phẩm ra thị trường
Giả sử công ty lấy lợi nhuận 50%
So với giá thị trường, nhóm chọn 250,000 VNĐ/kg
Giả sử công ty bán đƣợc 95% sản phẩm/năm
Lợi nhuận trước thuế (LNTT) = Doanh thu – Chi phí sản xuất
Theo điều 11 thông tƣ 78/2014/TT-BTC của Thuế TNDN áp dụng thuế suất tuế doanh nghiệp là 20%
Giá trị hiện tại thuần NPV
Năm Dòng tiền Hệ số chiết khấu
Tỷ lệ hoàn vốn nội tại IRR
Năm Dòng tiền Hệ số chiết khấu
Thời gian vận hành tính trong khoảng 10 năm
Tính theo dòng tiền đường thẳng (dòng tiền không đổi)
Tỷ suất hoàn vốn nội bộ IRR!,98% > 15% nên dự án chấp nhận đƣợc.
