THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ENZYME LYPASE TỪ BACILLUS SUBTILIS VỚI NĂNG SUẤT 100 TẤNNĂM

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.

MỤC LỤC CHƢƠNG : TỔNG QUAN Khái niệm phân loại 1.1 Khái niệm enzyme lipase 1.2 Phân loại enzyme lipase .4 Ứng dụng enzyme lipase 2.1 Ứng dụng lipase công nghiệp thực phẩm Tổng quan basillus subtilis CHƢƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT 10 Thiết bị lên men 10 1.1 Nhân giống 10 1.2 Hấp môi trƣờng 11 1.3 Thiết bị lên men 11 Thiết bị ly tâm 11 Thiết bị lọc 12 Thiết bị sấy phun 12 CHƢƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT NĂNG LƢỢNG 13 Kế hoạch sản xuất 13 Tính tốn cân vật chất cho giai đoạn 13 2.1 Quá trình sấy 13 2.2 Quá trình lọc 13 2.3 Quá trình ly tâm 13 2.4 Quá trình lên men 14 CHƢƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ 16 Thiết bị nhân giống 16 Thiết bị lên men 16 2.1 Bể lên men 16 2.2 Thiết kế cánh khuấy 17 2.3 Tốc độ truyền oxy 18 2.4 Xác định KLa 18 2.5 Tốc độ sử dụng oxy 19 2.6 Kết luận 20 Thiết bị ly tâm 20 Thiết bị lọc 22 Thiết bị sấy 23 CHƢƠNG 5: TÍNH TỐN KINH TẾ 27 Vốn cố định 27 1.1 Chi phí thiết bị 27 1.2 Chi phí vận chuyển 27 1.3 Chi phí nhà xƣởng 27 Vốn lƣu động 28 2.1 Chi phí trực tiếp 28 2.2 Chi phí gián tiếp 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 CHƢƠNG : TỔNG QUAN Khái niệm phân loại 1.1 Khái niệm enzyme lipase Lipase (Triacylglycerol lipase) thuộc nhóm enzyme hydrolase Là loại enzyme xúc tác cho trình thủy phân chất béo (lipid) Lipases phân hộ enzyme thủy phân este 1.2 Phân loại enzyme lipase Lipase đƣợc thu nhận từ nhiều nguồn khác nhau: lipase từ thực vật, lipase từ động vật lipase từ vi sinh vật, đặc biệt từ vi khuẩn nấm, có vài lipase thu nhận từ vi sinh vật có giá trị thƣơng mại Lipase từ thực vật nhƣ ngũ cốc giai đoạn nảy mầm Lipase từ nguồn thu nhận hạn chế hoạt tính lẫn khả bền nhiệt, đồng thời nồng độ enzyme không cao Nguồn lipase từ động vật quan trọng từ tụy tạng bò, cừu lợn Lipase từ tụy tạng lợn lipase đƣợc biết đến sớm thông dụng Hạn chế lipase từ tụy tạng chúng chứa hợp chất có mùi vị khó chịu nhƣ trypsine, tạo vị đắng nên không đƣợc ƣa chuộng Bên cạnh đó, nguồn lipase cịn có khả lây truyền virus từ động vật sang ngƣời nên xu hƣớng sử dụng lipase từ vi sinh vật đƣợc ƣa chuộng đặc tính đa Ứng dụng enzyme lipase 2.1 Ứng dụng lipase công nghiệp thực phẩm Bơ cocoa, chứa palmitic stearic acid, tan chảy miệng sinh cảm giác mát lạnh thích thú nhƣ chocolate Cơng nghệ dựa vào lipase liên quan đến phản ứng thủy phân tổng hợp đƣợc thƣơng mại hóa để nâng cao vài loại mỡ chất lƣợng thành chất thay bơ cocoa Quá trình sử dụng lipase từ Rhizomucor miehei cố định cho phản ứng chuyển ester thay palmitic dầu cọ với stearic acid Alcoholysis dầu gan cá tuyết đƣợc sản xuất omega-3 để chống lại hình thành cholesterol Điều đƣợc khám phá dùng lipase Pseudomonas (Zuyi Ward 1993) Một vài loài vi khuẩn sản sinh ester tạo mùi ứng dụng công nghiệp phomai nhƣ sản phẩm mùi lipase vi khuẩn Staphylococcus warneri Staphylococcus xylosus Lipasse vi khuẩn C viscosum giúp cho việc tích trữ hƣơng vị tốt tích trữ vịng tháng Nhiều hợp chất hƣơng (Yadav cs, 2008), chất hoạt động bề mặt phi ion (Yu cs, 2008), chất nhũ hóa đƣợc tổng hợp nhờ xúc tác lipase Ricinoleic acid estolide (Bódalo cs, 2008), monoacylglycerol (Esmelindro cs, 2008; Kittikun cs, 2008) đƣợc tổng hợp để điều chỉnh độ nhớt chocolate nhũ hóa cho magarin Xin cs (2009) dùng lipase xúc tác tổng hợp olein ferulyl có tác dụng nhƣ chất chống oxi hóa thực phẩm đồng thời có tác dụng ngăn chặn bệnh tim, chống viêm chống ung thƣ Các polymer sinh học đƣợc tổng hợp nhờ xúc tác lipase Các polymer đƣợc ứng dụng công nghệ thực phẩm làm màng bao kỵ nƣớc 2.2 Ứng dụng lipase công nghiệp tẩy rửa Làm phụ gia công nghiệp chất tẩy rửa bột giặt gia đình Để tăng khả tẩy rửa, chất tẩy đại chứa nhiều loại enzyme nhƣ protease, amylase, cellulose lipase Việc loại bỏ dầu mỡ lipase có triển vọng lớn công nghiệp chất tẩy rửa Trong điều kiện bình thƣờng trình giặt tẩy, lipase hoạt động tốt 2.3 Ứng dụng lipase công nghiệp thuộc da, dệt, giấy Quá trình thuộc da trình phức tạp gồm loại bỏ chất béo, rủ lông làm mềm Quá trình thuộc da thƣờng sử dụng môi trƣờng kiềm nên sử dụng vi khuẩn kiềm đem lại hiệu cao Dịng bacillus sp phát triển môi trƣờng kiềm sinh tổng hợp lipase kiềm, chúng thích hợp cho q trình thuộc da (Haalck cs, 1992; Wang cs, 1995) Lợi việc dùng lipase màu sắc đƣợc giữ nguyên Lipase cải thiện tính không thấm nƣớc da da không bị vết hoan ố nhƣ sử dụng dung môi chất hoạt động bề mặt Trong công nghiệp giấy, sáp triglyceride gây trở ngại cho sản xuất nên loại bỏ chất điều cần thiết (Bajpai 1999) 2.4 Ứng dụng lipase quản lý môi trƣờng Lipase đƣợc sử dụng để loại bỏ chất chứa loại phế thải nhƣ dầu oliu chất phế thải từ nhà máy dầu (Vitolo cs, 1998) Quá trình sử dụng chủng vi khuẩn sản sinh lipase B.thermoleovorans IHI-91 (Reimann cs, 2002) Wakelin Forster (1997) khám phá vi sinh vật đƣợc phân lập từ chất thải nhà hàng thức ăn nhanh để loại bỏ chất béo, dầu, mỡ Họ nuôi cấy vi khuẩn khiết trộn với chất thải, vi sinh vật sản sinh lipase enzyme khác Ngồi ra, lipase cịn có tác dụng phân hủy sinh học dầu diesel đất 2.5 Ứng dụng lipase cơng nghiệp hóa chất Chất trung gian tổng hợp chất trị liệu, hóa nơng hƣơng liệu thƣờng dùng chiral Các chất khó tổng hợp phƣơng pháp hóa học Chỉ đồng phân thuốc có dƣợc tính, việc tổng hợp đồng phân khiết bƣớc quan trọng công nghiệp dƣợc Có loại biến đổi sinh học có chọn lọc đồng phân chất hữu đƣợc xúc tác lipase: phản ứng chất tiền chiral động học tan racemate (Kazlauskas cs, 1998) Theo truyền thống, chất tiền chiral chiral alcohol ester acid carboxylic đƣợc coi loại chất nhƣng nhiều năm qua phạm vi chất nhanh chóng đƣợc mở rộng sang diol, acid α β, hydroxyl, cyanohydrin, chlorohydrin, diester, lactone, amine, diamine, amino-alcohol dẫn xuất α β acid amine (Kazlauskas cs, 1998) Loại lipase xúc tác cho phản ứng thu nhận từ vi khuẩn P.aeruginosa, P.flourescens loài Pseudomonas khác, B.cepacia, C.viscosum, B.subtillis (Chunyuan cs, 2008), Achromobacter sp., Alcaligenes sp.và serratia marcescens 2.6 Ứng dụng lipase hóa sinh dƣợc y tế Lipase đƣợc sử dụng để xúc tác ester hóa tinh bột sắn làm chất mang dƣợc chất làm vật liệu điều trị gãy xƣơng (Rajan cs, 2008) Lipase chất hoạt hóa yếu tố phá hủy tế bào ung thƣ, sử dụng điều trị ung thƣ Lipase Candida rugosa đƣợc dùng để tổng hợp thuốc hạ cholesteron huyết (Hasan cs, 2006) Lipase đƣợc sử dụng chất kích hoạt nhân tố hoại tử khối u đƣợc dùng số liệu pháp chữa trị khối u ác tính Lipase đƣợc cố định điện cực pH/oxygen kết hơp với glucose oxidase có chức nhƣ lipid biosensor đƣợc dùng xác định cholesteron máu (Hasan cs, 2006) Lipase đƣợc sử dụng sớm liệu pháp chữa trị chứng khó tiêu, đầy hơi, dị ứng thức ăn,… lipase từ thực vật đƣợc dùng để bào chết loại thuốc hỗ trợ tiêu hóa nhƣ Similase, Vitaline Herbal Formulas đƣợc sản xuất Health Care Professionals, Oregon, Hoa Kỳ 2.7 Ứng dụng lipase nông dƣợc Nikkomycin-B.Mitsuda cs (1990) dùng lipase từ Achromobacter để thủy phân liên kết ester racemic a-cyano-3-phenoxybenzyl alcohol (CPBA) tạo thành sản phẩm (S)-CPBA, hoạt chất trừ sâu đồng phân lập thể Lipase đƣợc dùng hiệu sản xuất đồng phân tinh khiết (S)indanofan, chất diệt cỏ 2.8 Ứng dụng lipase mỹ phẩm công nghiệp nƣớc hoa Monoacylglycerol diacylglycerol chất đƣợc tổng hợp q trình ester hóa glycerol lipase, chúng chất hoạt động bề mặt hiệu đƣợc ứng dụng mỹ phẩm (Pandey cs, 1999; Kirk cs, 2002) Việc tổng hợp monoacylglycerol enzyme monoacylglycerol lipase lấy từ vi khuẩn Pseudomonas sp Izumi cs (1997) chuyển vị trình ester hóa 3,7dimethyl-4,7-octadien-1-ol lipase từ nhiều chủng vi sinh vật khác nguồn hƣơng hoa hồng nhân tạo rẻ tiền hiệu cho công nghiệp nƣớc hoa Ester acid béo đƣờng (lauryl manose) chất hoạt đông bề mặt đƣợc sử dụng để nhũ hóa thực phẩm, mỹ phẩm cơng nghiệp dƣợc (Wenbin cs, 2009) Lipase hỗ trợ trình tổng hợp hƣơng liệu đƣợc nghiên cứu đặc biệt (-) menthol 2.9 Ứng dụng lipase sản xuất biodiesel Lipase cố định từ Pseudomonas cepacia dùng phản ứng chuyển ester hóa dầu nành với ethanol methanol tạo alkyl ester (biodiesel) Lipase thƣơng mại Novozyme 435 dùng xúc tác phản ứng chuyển ester hóa dầu nành để sản xuất biodiesel mơi trƣờng không dung môi 2.10 Ứng dụng lipase biosensor (cảm biến sinh học) Môt lĩnh vực đầy tiềm ứng dụng lipase vi sinh vật biosensor Ngƣời ta sử dụng mẫu dò enzyme đƣợc đánh dấu để tránh tình trạng khơng ổn định chất đồng vị nguy hiểm sử dụng mẫu dò DNA đƣợc đánh dấu Phƣơng pháp cho phép chuẩn đốn nhanh xác số bệnh liên quan đến tim mạch nhƣ hàm lƣợng cholesteron máu Các lipase không đặc hiệu, đặc biệt lipase Candida rugosa đƣợc phát triển thành mẫu dò Tổng quan basillus subtilis Bacillus subtilis đƣợc phát lần phân ngựa (1941) tổ chứa y học Nazi Đức Lúc đầu, chủ yếu đƣợc sử dụng để phòng bệnh lị cho binh sĩ Đức chiến đấu Bắc Phi Việc sử dụng để phòng trị bệnh phải đợi đến năm 1949 – 1957 Henry, Albot cộng tách đƣợc chủng khiết Bacillus subtilis Từ đó, “subtilistherapie” có nghĩa thuốc Subtilin đời trị chứng viêm ruột, viêm đại tràng, chống tiêu chảy rối loạn tiêu hóa Ngày nay, vi khuẩn Bacillus subtilis trở nên phổ biến đƣợc sử dụng rộng rãi chăn ni, y học, thực phẩm… 3.1 Vị trí phân loại Theo khóa phân loại Bergey, vi khuẩn Bacillus subtilis thuộc: Giới: Bacteria Ngành: Firmicutes Lớp: Bacilli Bộ: Bacilliales Họ: Bacilliaceae Chi: Bacillus Loài: Bacillus subtilis 3.2 Đặc điểm phân bố B.subtilis đƣợc phân lập từ nhiều loại mơi trƣờng khác nhau, đặc biệt chúng có nhiều rơm, cỏ Mức độ thích nghi cao chúng khả hình thành nội bào tử tái tổ hợp DNA gen với DNA lạ B.subtilis có khả kháng lại điều kiện khắc nghiệt môi trƣờng pH, áp suất thẩm thấu, oxy nhiệt độ B.subtilis đƣợc tìm thấy hệ tiêu hóa nhiều lồi động vật ăn thực vật, đóng vai trị probiotic giúp trì khơi phục lại hệ vi khuẩn có lợi thể Vi khuẩn Bacillus subtilis thƣờng có môi trƣờng thiếu hụt dinh dƣỡng, đƣợc phân bố hầu hết tự nhiên nhƣ: Cỏ khô, bụi, đất, nƣớc…Phần lớn chúng tồn đất, thông thƣờng đất trồng trọt chứa khoảng 10 – 100 triệu cfu/g Đất nghèo dinh dƣỡng sa mạc, đất hoang Bacillus subtilis Nƣớc bùn cửa sông nhƣ nƣớc biển có tồn bào tử tế bào sinh dƣỡng Bacillus subtilis 3.3 Đặc điểm hình thái sinh hóa Đặc điểm hình thái Bacillus subtilis trực khuẩn Gram dƣơng, hai đầu tròn, kích thƣớc nhỏ – x 0,6 µm, tế bào thƣờng nối với thành chuỗi đứng riêng rẽ, có khả di động, gồm – 12 lơng, có bào tử hình elip nhỏ tế bào sinh dƣỡng, kích thƣớc 0,8 – 1,8 µm Vị trí bào tử tế bào sinh dƣỡng không theo nguyên tắc chặt chẽ nào, 33 lệch tâm gần tâm nhƣng khơng tâm Bacillus subtilis lồi sinh vật tự dƣỡng, hiếu khí kị khí tùy tiện Một đặc điểm quan trọng Bacillus subtilis khả tạo bào tử điều kiện định, tế bào sinh dƣỡng sinh bào tử Bacillus subtilis có khả hình thành bào tử chu trình phát triển tự nhiên vi khuẩn gặp điều kiện bất lợi Bào tử khối nguyên sinh chất đặc, có chứa thành phần hóa học nhƣ tế bào sinh dƣỡng nhƣng có vài điểm khác tỉ lệ thành phần có thêm số thành phần Bacillus subtilis phát triển cách nảy mầm nứt bào tử, khơng kháng acid, có khả chịu nhiệt, chịu ẩm, tia tử ngoại, tia phóng xạ… Đặc điểm sinh hóa Bacillus subtilis vi khuẩn hiếu khí nhƣng có khả phát triển môi trƣờng thiếu oxi, phát triển tối ƣu nhiệt độ 37oC, pH – 7,4, tối ƣu pH 7,2 Vi khuẩn lên men khơng sinh khí loại đƣờng: Glucose, maltose, manitol, saccharose, xylose, arabinose số hoạt tính khác Dung huyết: số dòng gây dung huyết thạch máu ngựa thỏ tác động hemolysine Hệ enzyme Bacillus subtilis phong phú đa dạng gồm protease, amylase, glucoamylase, glucanase, cellulase, dextranase, pectinase Bacillus subtilis đƣợc ứng dụng nhiều nghành công nghiệp, đặc biệt công nghiệp sản xuất enzyme nhƣ protease, amylase… Bacillus subtilis có kháng nguyên H O, cấu trúc kháng nguyên dạng D L acid glutamic Sản xuất kháng sinh subtilin va bacitracin có tác dụng ức chế vi khuẩn Gram dƣơng Gram âm Tuy nhiên, đa số chủng Bacillus subtilis không gây bệnh CHƢƠNG 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT Ngun liệu Chuẩn bị mơi trƣờng Bacillus subtilis Tiệt trùng Cấy giống Nhân giống Lên men sinh tổng hợp enzyme t= 37oC, pH= 7.2 Ly tâm Sinh khối Lọc Sấy phun Chế phẩm enzyme Quy trình cơng nghệ sản xuất enzyme lipase từ Bacillus subtilis Thiết bị lên men 1.1 Nhân giống Mục đích: để đủ mật độ tế bào đƣa vào nuôi cấy, hoạt hố giống giúp giống sống mạnh thích nghi đc với mt tốt Cách tiến hành: ống giống thạch nghiêng đƣợc cấy truyền cách lấy vịng cấy có vi sinh vào mơi trƣờng tăng sinh, ni cấy lắc 24 sau tiếp tục nhân giống cấp đến đạt yêu cầu đủ thể tích dịch giống cần 10 1.1.1 Chuẩn bị môi trƣờng 1.1.1.1 Môi trƣờng nhân giống Thành phần Số lƣợng Pepton Cao thit Cao nấm men NaCl pH cuối 7.2-7.5 (30oC) 1.1.1.2 Đơn vị g/L g/L g/l g/L Môi trƣờng lên men (Atefeh Ameri cộng sự, 2019) Nguyên liệu Dầu ô liu Glucose Sucrose Maltose Cao nấm men Urê (NH4)2SO4 Trypton NaCl CaCl2 Số lƣợng 5% 0.69% 0.69% 2.50% 0.7 g/l 0.44 g/l 2.44 g/l 1.19 g/l 1.61 g/l 3.81 g/l ZnSO4 1.42 /l 1.2 Hấp mơi trƣờng Mục đích: để tiệt trùng môi trƣờng tránh môi trƣờng bị nhiễm vi sinh vật ko mong muốn Cách tiến hành: đƣa môi trƣờng hấp nhiệt độ 121°C vòng 15 phút Sau đợi đến nhiệt độ phù hợp với vi sinh vật tránh để môi trƣờng lâu để tránh bị nhiễm 1.3 Thiết bị lên men Mục đích: để vi sinh vật phát triển mạnh sản sinh nhiều enzyme lipase Chọn thiết bị lên men 20T Industrial Fermentation Equipment Ƣu điểm: Có lớp vỏ áo ruột gà dễ dàng kiểm sốt nhiệt độ q trình lên men giúp điều chỉnh nhiệt độ phù hợp trình ni cấy, có cánh khuấy giúp cho đảo trộn đc làm tăng hiệu suất trình Có thiết bị sục khí đc trùng cấp đủ oxi cho vi sinh vật phát triển Nhƣợc điểm: tốn chi phí cao, cấu tạo phức tạp, bể lên men quy trình khép kín nên bị nhiễm khó khắc phục đc nên cần đảm bảo nguyên liệu đƣa vào bể lên men đƣợc tiệt trùng Thiết bị ly tâm 11 𝑚 Lƣu lƣợng đầu vào: m3/h = m3/s Lựa chọn thiết bị: Các thông số thiết bị ly tâm DHC 400: Đặc điểm Cơng suất Tốc độ max Số đĩa Kích thƣớc Nguồn điện Thông số 500 -3000 l/h 7069 rpm 120 1500 -1100 - 1500 pha, 380V/60Hz Yếu tố Sigma: ∑ ∑ 𝑚 ∑ ∑ ro =7ri (2) Từ (1) (2) => =>ri = 0,1 mm =>r0= 0,7 mm Tƣơng ứng với đƣờng kính ngồi d0 = 2,1mm,đƣờng kính đĩa di =0,2mm Tính RCF 𝑅 21 Số thiết bị ly tâm cần dùng https://vietnamese.alibaba.com/product-detail/yeast-separating-automatic-disc-stackcentrifuge-dhc400-60218406665.html Thiết bị lọc Thời gian mẻ 3,5 ngày =84h Công suất mẻ là: = Hiệu suất trình lọc: 85% Giả sử hệ thống tách loại 97% Lƣợng enzyme cần sản xuất đạt 100 tấn/năm = Nồng độ enzyme 0,9 g/l Thể tích dung dịch lọc vào hệ thống: Vf 17,66 m3/h Chọn trình lọc gián đoạn: Vf = Vr + Vp (1) VfCF = VrCr + VpCp (2) Hiệu suất lọc (3) Từ (1) => Vr + Vp = 17,66 (2) => VrCr + VpCp = 15,89 (3) => VrCr = 13,51 (2) (3) => VpCp =2,38 22 Hệ số tách loại màng lọc 97% 0,97 =  Cp = 0,03 Cr Từ (1) => Vp = Vf -Vr = Vf =  Cr = 5,26 Kg/m3 Vr = 2,57 Kg/m3 Cp = 0,158 Kg/m3 Vp = 15,09 Kg/m3 Chọn thời gian lọc 2h: m3/h Jv = 714 l/h/m2 = 0.714 m3/h/m2 Diện tích màng lọc: m2 Thiết bị sấy Gđ = 3666,67 kg/mẻ Gc = 1100 kg/mẻ W = Gđ – Gc =3666,67 – 1100 = 2566,67 kg/mẻ Công suất bốc ẩm; kg ẩm/h Giả sử nhiệt độ khơng khí ngồi trời t0=30°C φ = 80% Tra giản đồ Ramzin ta có : Y0= 19 g ẩm/kg kkk = 0,019kg ẩm/ kg kkk H0 = 17,62 kcal/kg kkk 23 Cân hàm nhiệt giai đoạn gia nhiệt theo lý thuyết: Y0=Y1= 0,019 kg ẩm/kg kkk Chọn nhiệt độ đầu vào 160°C Tra giản đồ Ramzin ta có enthalpy (H) khơng khí trƣớc sấy là: H1 = 52,2 kcal/kg kkk Cân hàm nhiệt giai đoạn gia nhiệt theo lý thuyết: H1 = H2 = 52,2 kcal/kg kkk Nhiệt độ đầu 80°C Tra giản đổ Ramzin ta có hàm ẩm Y khơng khí sau sấy Y2 = 50,5 g ẩm/kg kkk = 0.0505 kg ẩm/kg kkk Lƣợng khơng khí khơ cần q trình sấy là: Nhiệt lƣợng riêng tiêu tốn cho trình sấy là: 𝑚= 4596,19 kJ/kg ẩm Công suất tiêu thụ nhiệt: Q= qs × W = 4596,19 × 1000 = 4596190 kJ/h = 1276,72 kW 24 Chọn thiết bị sấy Chọn thời gian lƣu khơng khí thiết bị sấy phun ξ = 20s khối lƣợng riêng khơng khí p= 0,89 kg/m3 Thể tích buồng sấy: ,41 m3 ≈ 210 m3 Chọn thiết bị sấy phun với hình nón phần thân hình trụ có đƣờng kính D chiều cao H, phần đáy hình nón nghiên 60° có chiều cao h: H sấy =H+h Giả sử đƣờng kính chiều cao Thể tích buồng sấy: Vb =Vt+Vđ 25 𝑅 𝑅   √ √ √ m3 𝑚 H= 5,92 m 𝑚 Chiều cao thiết bị: H sấy= H+h= 5,92+5,12= 11,04 m Thông số thiết bị sấy phun DP127: Thông số Nhiệt độ đầu vào Nhiệt độ đầu Lƣợng bay nƣớc lớn Lƣợng nƣớc tiêu thụ Xuất xứ Đƣờng kính đĩa phun Số lƣợng thiết bị sấy: Giá trị 160-200°C 80-90°C 50 kg/h 350- 400 kg/h Trung Quốc 120 mm 26 CHƢƠNG 5: TÍNH TỐN KINH TẾ Vốn cố định 1.1 Chi phí thiết bị STT Tên thiết bị Đơn giá (VNĐ) Thiết bị nhân giống Thiết bị lên men RTY – Z 75.000.000 Thiết bị ly tâm DHC400 690.501.702 Thiết bị lọc màng 806.710.000 Thiết bị sấy 1.980.000.000 Số lƣợng 18 150.000.000 11.880.000.000 1.381.003.404 806.710.000 1.980.000.000 2.220.747.969 18.418.461.373 Số lƣợng Thành tiền 660.000.000 2.220.747.969 Thiết bị đóng gói Tổng (TTB) Thành tiền (VNĐ) Giả sử chi phí lắp đặt 1% chi phí thiết bị: 184.184.614 1.2 STT Chi phí vận chuyển Tên thiết bị Xe Huyndai 2.5 Xe Huyndai 3.5 Xe nâng Mitsubishi FD28 Giá 525.000.000 652.000.000 200.000.000 3 Tổng chi phí vận chuyển (TVC) 1.3 1.575.000.000 1.956.000.000 400.000.000 3.931.000.000 Chi phí nhà xƣởng Chọn đất Củ Chi để xây dựng nhà xƣởng Thuê đất để xây dựng nhà xƣởng với diện tích 4000m2 với giá 40.000.000VND/tháng 10 năm: Tiền thuê đất 10 năm: TD = 40.000.000×12×10= 4.800.000.000 STT Tên cơng trình Xƣởng sản xuất Kho nguyên liệu Đơn giá (VND/m2) 1.700.000 1.200.000 Số lƣợng 3000 150 Thành tiền 5.100.000.000 180.000.000 27 Kho thành phẩm 1.200.000 Kho hóa chất 1.100.000 Nhà hành 2.500.000 Khu xử lý nƣớc thải 1.450.000 Nhà xe 1.100.000 Phòng bảo vệ 1.100.000 Nhà vệ sinh 1.000.000 Căn tin 1.000.000 Đƣờng + khuôn viên 8.000.000 200 50 240.000.000 55.000.000 180 100 100 25 450.000.000 145.000.000 110.000.000 27.500.000 45 45.000.000 50 50.000.000 100 Tổng chi phí xây dựng nhà xƣởng (TNX) 800.000.000 7.202.500.000 Tổng chi phí cố định TCD = TTB + TVC + TNX = 34.536.145.987 Vốn lƣu động 2.1 Chi phí trực tiếp 2.1.1 Chi phí nhiên liệu STT Nhiên liệu Đơn vị Điện kW Nƣớc m3 Xăng Lít Dầu nhớt Lít Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ) 2.213 3.319.500.000 100.000 11.040 1.104.000.000 1.500 21.350 32.025.000 1.500 15.160 22.740.000 Số lƣợng 1.500.000 Tổng (TNhL) 4.478.265.000 2.1.2 Chi phí nguyên liệu 2.1.2.1 Thành phần môi trƣờng nhân giống năm 28 STT Thành phần Khối lƣợng (kg) Pepton Cao thit 3 Cao nấm men NaCl Đơn giá (VNĐ/kg) Thành tiền (VNĐ) 278.000 1.390.000 325.000 975.000 700.000 1.400.000 130.000 650.000 Tổng (TNG) 2.1.2.2 4.415.000 Thành phần môi trƣờng sản xuất năm STT Thành phần Khối lƣợng (kg) Dầu ô liu 10060,15 Glucose 146,3 Sucrose 146,3 Maltose 530,08 Cao nấm men 14842,1 Urê 9329,32 (NH4)2SO4 51735,32 Trypton 25231,57 NaCl 34136,83 10 CaCl2 80783,43 11 ZnSO4 30108,26 Tổng (TLM) Đơn giá (VNĐ/kg) Thành tiền (VNĐ) 185.000 1.861.127.750 20.000 2.926.000 332.126 48.590.034 19.000 10.071.520 700.000 10.389.470.000 17.000 158.598.440 140.000 7.242.944.800 7.824.000 197.411.803.680 130.000 4.437.787.900 156.000 12.602.215.080 29.000 873.139.540 235.038.674.744 Tổng chi phí nguyên liệu (TNL) = TNG + TLM = 4.415.000 + 235.038.674.744 = 235.043.089.744 2.1.3 Chi phí nhân 2.1.3.1 Lƣơng nhân viên 29 Chức vụ Số lƣợng Giám đốc Phó giám đốc kỹ thuật Phó giám đốc kinh doanh Phòng kinh doanh Phòng kỹ thuật Phịng kế tốn – tài Phịng nhân Quản kho Y tế Công nhân sản xuất 12 Vệ sinh Bảo vệ Lƣơng/ ngƣời/ tháng (VND) 29.000.000 25.000.000 21.000.000 10.000.000 9.000.000 8.000.000 29.000.000 25.000.000 21.000.000 20.000.000 36.000.000 40.000.000 10.000.000 20.000.000 6.000.000 36.000.000 5.000.000 10.000.000 6.500.000 78.000.000 5.500.000 11.000.000 6.000.000 12.000.000 Tổng lƣơng tháng Tổng lƣơng năm (TL) 2.1.3.2 Tổng lƣơng/tháng 338.000.000 4.56.00.0 Mức đóng bảo hiểm 30 Tổng lƣơng/ tháng (VNĐ) Chức vụ Giám đốc Phó giám đốc kỹ thuật Phó giám đốc kinh doanh Phịng kinh doanh Phịng kỹ thuật Phịng kế tốn – tài Phịng nhân Quản kho Y tế Công nhân sản xuất Vệ sinh Bảo vệ Mức đóng bảo hiểm (VNĐ) BHXH (17,5%) BHYT (3%) BHTN (1%) KPCĐ (2%) 29.000.000 5.075.000 870.000 290.000 580.000 25.000.000 4.375.000 750.000 250.000 500.000 21.000.000 3.675.000 630.000 210.000 420.000 20.000.000 3.500.000 600.000 200.000 400.000 36.000.000 6.300.000 1.080.000 360.000 720.000 40.000.000 7.000.000 1.200.000 400.000 800.000 20.000.000 3.500.000 600.000 200.000 400.000 36.000.000 6.300.000 1.080.000 360.000 720.000 10.000.000 1.750.000 300.000 100.000 200.000 2.340.000 780.000 1.560.000 78.000.000 13.650.000 11.000.000 1.925.000 330.000 110.000 220.000 12.000.000 2.100.000 360.000 120.000 240.000 10.140.000 3.380.000 6.760.000 121.680.000 40.560.000 81.120.000 Tổng tháng 59.150.000 Tổng năm 709.800.000 Tổng tiền bảo hiểm năm (TBH): 953.160.000 Tổng tiền nhân năm (TNS): TNS= TL+TBH = 953.160.000 = 5.009.160.000 4.056.000.000+ Tổng chi phí trực tiếp (TTT): TTT = TNhL + TNL + TNS = 235.043.089.744 + 5.009.160.000 = 244.530.514.744 4.478.265.000 + 2.2 Chi phí gián tiếp 31 2.2.1 Chi phí phát sinh: - Quảng cáo sản phẩm: 10% chi phí sản xuất trực tiếp = 10% 244.530.514.744 =24.453.051.474VNĐ - Chiết khấu hoa hồng cho đại lý:% chi phí sản xuất trực tiếp =10% 244.530.514.744 =24.453.051.474 VNĐ Tổng chi phí phát sinh: TPS=24.453.051.474 + 24.453.051.474 = 48.906.102.948 Tồn chi phí cơng ty vay vốn ngân hàng Vietcombank với loại lãi xuất: Vay ngắn hạng cho vốn lƣu động với lãi xuất 7%/năm Vay dài hạng cho vốn cố định với lãi xuất 7.5%/năm Tổng lãi ngân hàng năm: TNH= lãi lƣu động + lãi cố định TNH= (5013575000*7%)+(37016145987*7,5%) = 3.127.161.199 Tổng hao cho thiết bị, phƣơng tiện cơng trình( TCT) (184184614/15)+(3913000000/10)+(7202500000/20) = 763.703.974 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 + TPS= 3.890.865.173 +5013575000+48.906.102.948 = 11.279.665.173 Giá sản xuất kg enzyme: 161.844 Giá bán sản phẩm thị trƣờng Giả sử công ty lấy lợi nhuận 50% Giá bán sản phẩm: 161844×(1+0,5) = 242.766 So với giá thị trƣờng, nhóm chọn 250,000 VNĐ/kg Doanh thu Giả sử công ty bán đƣợc 95% sản phẩm/năm Doanh thu = 250000×100000×95% = 23.750.000.000 Lợi nhuận trƣớc thuế (LNTT) = Doanh thu – Chi phí sản xuất = 23.750.000.000 − 11.279.665.173 = 12.470.334.827 Thuế doanh nghiệp Theo điều 11 thông tƣ 78/2014/TT-BTC Thuế TNDN áp dụng thuế suất tuế doanh nghiệp 20% Thuế = LNTT × 20% = 12.470.334.827 × 20% = 2.494.066.965 Lợi nhuận ròng 32 LNR = LNTT – Thuế =12.470.334.827 − 2.494.066.965 = 9.976.267.861 Thời gian hoàn vốn = TCD / (LNR+ khấu hao) = 34.536.145.987 / (9.976.267.861 + 763.703.974) Dòng tiền = LNR + Khấu hao = 9.976.267.861 + 763.703.974 = 10.739.971.836 Giá trị NPV Năm 10 Dòng tiền Hệ số chiết khấu 10% (37.016.145.987) 1,1 10.739.971.836 1,21 10.739.971.836 1,331 10.739.971.836 10.739.971.836 10.739.971.836 10.739.971.836 10.739.971.836 10.739.971.836 10.739.971.836 10.739.971.836 NPV1 1,4641 1,61051 1,771561 1,9487171 2,14358881 2,357947691 2,59374246 Giá trị (37.016.145.987) 9.763.610.760 8.876.009.782 8.069.099.802 7.335.545.274 6.668.677.522 6.062.434.111 5.511.303.737 5.010.276.125 4.554.796.477 4.140.724.070 28.976.331.673 Tỷ lệ hoàn vốn nội IRR Năm Dòng tiền 37.016.145.987 10.739.971.836 10.739.971.836 10.739.971.836 10.739.971.836 Hệ số chiết khấu 10% 1,15 1,3225 1,520875 1,74900625 Giá trị 37.016.145.987 9.339.105.944 8.120.961.691 7.061.705.818 6.140.613.755 2,011357188 33 10.739.971.836 10 10.739.971.836 10.739.971.836 10.739.971.836 10.739.971.836 10.739.971.836 NPV2 5.339.664.135 2,313060766 2,66001988 3,059022863 3,517876292 4,045557736 4.643.186.204 4.037.553.221 3.510.915.844 3.052.970.299 2.654.756.782 16.885.287.706 Giả sử Thời gian vận hành tính khoảng 10 năm Hệ số chiết khấu 15% Tính theo dịng tiền đƣờng thẳng (dịng tiền khơng đổi) IRR = (r1 + = (10+ (r2-r1)) 100% (15-10)) 100% = 21,98% Tỷ suất hoàn vốn nội IRR=21,98% > 15% nên dự án chấp nhận đƣợc 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Trần ðăng Khoa, Lê Quang Huy, Ngô ðại NghiệP SÀNG LỌC, THU NHẬN VÀ KHẢO SÁT HOẠT TÍNH LIPASE TỪ BACILLUS 2011 Lê Văn Hồng (2007) Các q trình thiết bị cơng nghệ sinh học công nghiệp Đà Nẵng: NXB KHKT Tài liệu tiếng Anh Gikanga B, Turok R, Hui A, Bowen M, Stauch OB, Maa YF Manufacturing of HighConcentration Monoclonal Antibody Formulations via Spray Drying-the Road to Manufacturing Scale PDA J Pharm Sci Technol 2015 Jan-Feb;69(1):59-73 doi: 10.5731/pdajpst.2015.01003 PMID: 25691715 Ưstbring K, Sjưholm I, Rayner M, Erlanson-Albertsson C Effects of Storage Conditions on Degradation of Chlorophyll and Emulsifying Capacity of Thylakoid Powders Produced by Different Drying Methods Foods 2020 May 22;9(5):669 doi: 10.3390/foods9050669 PMID: 32455958; PMCID: PMC7278877 Elisabeth Russell, Alice Wang, and Anurag S Rathore Process Scale Bioseparations for the Biophamaceutical Industry 2007 DOI:10.1201/9781420016024 Atefeh Ameri, Mojtaba Shakibaie, Mozhde Soleimani-Kermani, Mohammad Ali Faramarzi & Hamid Forootanfar (2019): Overproduction of thermoalkalophilic lipase secreted by Bacillusatrophaeus FSHM2 using UV-induced mutagenesis and statistical optimization of medium components, Preparative Biochemistry and Biotechnology, DOI: 10.1080/10826068.2019.1566148 Dauner M, Storni T, Sauer U Bacillus subtilis metabolism and energetics in carbonlimited and excess-carbon chemostat culture J Bacteriol 2001 Dec;183(24):7308-17 doi: 10.1128/JB.183.24.7308-7317.2001 PMID: 11717290; PMCID: PMC95580 Akdoğan, M., & Çelik, E (2021) Enhanced production of poly(3-hydroxybutyrate-co3-hydroxyvalerate) biopolymer by recombinant Bacillus megaterium in fed-batch bioreactors Bioprocess and biosystems engineering, 44(2), 403–416 https://doi.org/10.1007/s00449-020-02452-z Ikram-ul-Haq, Ashraf, H., Iqbal, J., & Qadeer, M A (2003) Production of alpha amylase by Bacillus licheniformis using an economical medium Bioresource technology, 87(1), 57–61 https://doi.org/10.1016/s0960-8524(02)00198-0 35 ... kể tính chất sản phẩm 12 CHƢƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT NĂNG LƢỢNG Kế hoạch sản xuất Theo thiết kế, nhà máy sản xuất enzyme lipase với suất 100 tấn/ năm Một năm 365 ngày, trừ ngày lễ (15 ngày),... enzyme t= 37oC, pH= 7.2 Ly tâm Sinh khối Lọc Sấy phun Chế phẩm enzyme Quy trình cơng nghệ sản xuất enzyme lipase từ Bacillus subtilis Thiết bị lên men 1.1 Nhân giống Mục đích: để đủ mật độ tế bào... https://vietnamese.alibaba.com/product-detail/yeast-separating-automatic-disc-stackcentrifuge-dhc400-60218406665.html Thiết bị lọc Thời gian mẻ 3,5 ngày =84h Công suất mẻ là: = Hiệu suất trình lọc: 85% Giả sử hệ thống tách loại 97% Lƣợng enzyme cần sản xuất đạt 100 tấn/năm = Nồng độ enzyme 0,9 g/l