Thiết kế nhà máy sản xuất enzim α_amylaza dạng bột theo phương pháp bề sâu với năng suất 500m3ngày

102 720 0
Thiết kế nhà máy sản xuất enzim α_amylaza dạng bột theo phương pháp bề sâu với năng suất 500m3ngày

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

LỜI NÓI ĐẦUEnzim là chất xúc tác sinh học, có bản chất protein, hòa tan trong nước và trong dung dịch muối loãng. Enzim có phân tử lượng lớn từ 20.000 đến 1.000.000 dalton nên không qua được màng bán thấm.Enzim là những chất không thể điều chế được bằng phương pháp tổng hợp hóa học, mà người ta thường thu nhận chúng từ nguồn tế bào động vật, thực vật hoặc vi sinh vật. Trong hàng trăm enzim được sử dụng trong công nghiệp hơn một nữa được sản xuất từ nấm mốc, và nấm men, trên một phần ba từ vi khuẩn còn lại từ nguồn động vật 8%, và thực vật 4%.Enzim được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau nhưng chủ yếu là trong công nghiệp thực phẩm, trong công nghiệp thực phẩm enzim ứng dụng với nhiều mục đích và tác động ở nhiều mức độ khác nhau. Người ta có thể sử dụng tác động của enzim để điều chỉnh những khiếm khuyết tự nhiên của nguyên liệu. Enzim có thể tham gia cải thiện hoặc tiêu chuẩn hóa các quá trình chuyển hóa, từ đó cho phép nhận được các sản phẩm có chất lượng cao hơn, đặc biệt enzim cũng có thể can thiệp vào chính quá trình chế biến và đóng vai trò công cụ công nghệ. Nhờ tác động của enzim chúng ta có thể nhận được các sản phẩm trung gian hay cuối cùng khác nhau.Ngoài ra enzim còn đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp khác như công nghiệp dệt, nhuộm, sản xuất giấy và bột giấy, trong công nghiệp thuộc da, bột giặt và các chất tẩy rửa, đặc biệt trong công nghiệp dược phẩm và y tế… Qua đó cho thấy tầm quan trọng, sự ảnh hưởng sâu sắc của enzim đến các ngành công nghiệp khác vì vậy sự ra đời và phát triển ngành công nghiệp enzim là hết sức cần thiết. Cho đến nay chế phẩm enzim đã trở thành mặt hàng có tính thương mại toàn cầu. Nhưng ở Việt Nam công nghệ enzim chưa phát triển. Các nghiên cứu có đề cập đến hầu hết các loại enzim có nguồn gốc khác nhau nhưng chưa có enzim nào được sản xuất theo quy mô công nghiệp.Trên cơ sở đó tôi được bộ môn giao cho thiết kế đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất enzim α_amylaza dạng bột theo phương pháp bề sâu với năng suất 500m3ngày”.

Đồ án tốt nghiệp 1 GVHD: Th.S. Nguyễn Hoàng Minh LỜI NÓI ĐẦU Enzim là chất xúc tác sinh học, có bản chất protein, hòa tan trong nước và trong dung dịch muối loãng. Enzim có phân tử lượng lớn từ 20.000 đến 1.000.000 dalton nên không qua được màng bán thấm. Enzim là những chất không thể điều chế được bằng phương pháp tổng hợp hóa học, mà người ta thường thu nhận chúng từ nguồn tế bào động vật, thực vật hoặc vi sinh vật. Trong hàng trăm enzim được sử dụng trong công nghiệp hơn một nữa được sản xuất từ nấm mốc, và nấm men, trên một phần ba từ vi khuẩn còn lại từ nguồn động vật 8%, và thực vật 4%. Enzim được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau nhưng chủ yếu là trong công nghiệp thực phẩm, trong công nghiệp thực phẩm enzim ứng dụng với nhiều mục đích và tác động ở nhiều mức độ khác nhau. Người ta có thể sử dụng tác động của enzim để điều chỉnh những khiếm khuyết tự nhiên của nguyên liệu. Enzim có thể tham gia cải thiện hoặc tiêu chuẩn hóa các quá trình chuyển hóa, từ đó cho phép nhận được các sản phẩm có chất lượng cao hơn, đặc biệt enzim cũng có thể can thiệp vào chính quá trình chế biến và đóng vai trò công cụ công nghệ. Nhờ tác động của enzim chúng ta có thể nhận được các sản phẩm trung gian hay cuối cùng khác nhau. Ngoài ra enzim còn đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp khác như công nghiệp dệt, nhuộm, sản xuất giấy và bột giấy, trong công nghiệp thuộc da, bột giặt và các chất tẩy rửa, đặc biệt trong công nghiệp dược phẩm và y tế… Qua đó cho thấy tầm quan trọng, sự ảnh hưởng sâu sắc của enzim đến các ngành công nghiệp khác vì vậy sự ra đời và phát triển ngành công nghiệp enzim là hết sức cần thiết. Cho đến nay chế phẩm enzim đã trở thành mặt hàng có tính thương mại toàn cầu. Nhưng ở Việt Nam công nghệ enzim chưa phát triển. Các nghiên cứu có đề cập đến hầu hết các loại enzim có nguồn gốc khác nhau nhưng chưa có enzim nào được sản xuất theo quy mô công nghiệp. Trên cơ sở đó tôi được bộ môn giao cho thiết kế đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất enzim α_amylaza dạng bột theo phương pháp bề sâu với năng suất 500m 3 /ngày”. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m 3 /ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng Đồ án tốt nghiệp 2 GVHD: Th.S. Nguyễn Hoàng Minh CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Enzyme – chất xúc tác sinh học có tính chất chọn lọc và đặc hiệu cao, đóng vai trò quan trọng trong các quá trình vận chuyển trao đổi chất trong sự sống của sinh vật. Từ xưa con người đã biết sử dụng men để sản xuất ra một số sản phẩm thực phẩm, tinh chế được men từ thóc nảy nầm hoặc một số loài vi sinh vật đặc biệt. Ngày nay, enzyme giữ một vai trò quan trọng trong các nghành công nghiệp khác nhau như: rượu, bia, nước giải khát lên men,các nghành chế biến thực phẩm khác. Trong công nghiệp sản xuất rượu từ tinh bột, enzyme sản xuất từ nấm mốc đã thay thế hoàn toàn enzyme của đại mạch nẩy mầm. Chính vì lý do đó mà tôi quyết định xây dựng một nhà máy sản xuất enzim amylase theo phương pháp nuôi cấy bề sâu với chủng nấm mốc là Aspergilus oryzae 3-9-15, năng suất 500m 3 /ngày tại khu công nghiệp Hoà Cầm. 1.1. Đặc điểm tự nhiên: Việc chọn thành phố Đà Nẵng làm địa diểm xây dựng nhà máy mang lại cho chúng ta rất nhiều thuận lợi về mặt tự nhiên. Đà Nẵng là thành phố lớn thứ 3 cả nước sau thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội với vị trí địa lý rất lý tưởng: phía Bắc giáp tỉnh Thừa Thiên Huế, phía Nam và phía Tây là tỉnh Quảng Nam, còn Phía Đông là biển Đông rộng lớn. Đặc biệt với dòng sông Hàn nối liền với Vịnh, đã làm cho Đà Nẵng trở thành cảng biển lớn nhất khu vực miền Trung. Khí hậu Đà Nẵng chia ra làm hai mùa, mùa nắng từ tháng 1 đến tháng 8, mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, nhiệt độ trung bình khoảng 28 0 C, độ ẩm tương đối trung bình 28%, hướng gió chủ yếu là Đông Nam. Với điều kiện tự nhiên, khí hậu như vậy việc xây dựng nhà máy sản xuất enzim amylase nói là hoàn toàn có cơ sở (không ảnh hưởng đến cuộc sống dân cư tại đây). Hơn thế nữa điều kiện đất đai, khí hậu của Quảng Nam, Đà Nẵng thuận lợi cho việc trồng các loại cây giàu tinh bột như: lúa, ngô, khoai, sắn… Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m 3 /ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng Đồ án tốt nghiệp 3 GVHD: Th.S. Nguyễn Hoàng Minh 1.2. Nguồn nguyên liệu: Tuy ngành nông nghiệp của Đà Nẵng không được xếp vào loại phát triển trong vùng nhưng nó rất gần với Quảng Nam, Bình Định các tỉnh có ngành nông nghiệp vượt trội so với Đà Nẵng kể cả về diện tích lẫn chất lượng cây nông nghiệp. Ngô ở Quảng Nam rất nổi tiếng, đặc biệt là ngô Hội An. Ngoài ra, Huế cũng rất dồi dào về các loại sản phẩm nông nghiệp. Đặc biệt với việc thông hầm Đèo Hải Vân thì việc giao thông đi lại giữa hai thành phố và các tỉnh thành phía Bắc không còn gặp trở gại lớn như trước nữa. 1.3. Hợp tác hoá: Nhà máy đặt trong khu công nghiệp nên việc hợp tác hóa, liên hợp hóa được tiến hành chặt chẽ, do đó việc sử dụng những công trình điện, nước, giao thông, cũng như việc nhập nguyên liệu và tiêu thụ sản phẩm… được tiến hành thuận lợi cho nên giảm bớt được vốn đầu tư xây dựng, rút ngắn thời gian hoàn vốn, đồng thời tận dụng tuần hoàn các sản phẩm phụ tránh được ô nhiễm môi trường. 1.4. Nguồn cung cấp điện: Nguồn cung cấp điện cho nhà máy lấy từ mạng điện lưới quốc gia, nhờ trạm biến áp 110KV có dòng điện tiêu thụ với điện áp 220/380V. Để đề phòng mất điện nhà máy có lắp đặt thêm máy phát điện dự phòng. 1.5. Nguồn cung cấp nhiệt : Hơi nước được dùng để tiệt trùng thiết bị, thanh trùng môi trường,… sẽ do nhà máy tự cung cấp. Do đó, cần có lò hơi riêng, áp suất của hơi dùng là 3at, nhiên liệu dùng để đốt lò là dầu nặng (dầu FO). Tác nhân làm lạnh là NH 3 , dầu bôi trơn…được nhập từ bên ngoài. 1.6. Nguồn nước và vấn đề nước thải nhà máy: Nước là nhu cầu không thể thiếu được, nguồn nước cung cấp cho nhà máy được lấy từ công ty cấp nước Đà Nẵng. Để chủ động nguồn nước nhà máy có thể tự xây dựng thêm các bể chứa nước. Toàn bộ nước của nhà máy có chỉ số COD cao và BOD thấp cho nên cần phải xử lý đạt được yêu cầu cho phép trước khi thải ra ra ngoài môi trường. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m 3 /ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng Đồ án tốt nghiệp 4 GVHD: Th.S. Nguyễn Hoàng Minh 1.7. Giao thông : Để thuận lợi cho việc nhập nguyên vật liệu, trang thiết bị, bao bì, nhiên liệu… và xuất sản phẩm ra khỏi nhà máy thì giao thông đóng một vai trò quan trọng. Những năm gần đây thành phố Đà Nẵng liên tục nâng cấp cơ sở hạ tầng, mạng lưới giao thông đô thị, cảng biển, sân bay ngày càng khang trang hiện đại cho nên rất thuận tiện. 1.8. Nguồn lao động: Là những người am hiểu về vi sinh vật cũng như về enzim chủ yếu là kỹ sư tốt nghiệp ngành công nghệ sinh học từ các trường đại học trong và ngoài nước. 1.9. Năng suất nhà máy: Nhà máy được thiết kế theo năng suất đủ cung cấp cho toàn miền trung năng suất sản xuất ra trong ngày của nhà máy là 500m 3 /ngày. Nói tóm lại, việc xây dựng phân xưởng sản xuất enzim amylase ở vị trí này cũng tương đối phù hợp cho sự sinh tổng hợp enzim amylase của nấm mốc Aspergilus oryzae 3-9-15 có hoạt lực cao. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m 3 /ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng Đồ án tốt nghiệp 5 GVHD: Th.S. Nguyễn Hoàng Minh CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Tổng quan về enzyme amylase Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong thế giới sinh vật. Các enzyme này thuộc nhóm enzyme thủy phân, xúc tác phân giải liên kết nội phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước. RR’ + H-OH  RH + R’OH Amylase thủy phân tinh bột, glycogen và dextrin thành glucose, maltose và dextrin hạn chế. Các enzyme Amylase có trong nước bọt (còn được gọi là ptyalin), trong dịch tiêu hóa của người và động vật, trong hạt nảy mầm, nấm sợi, xạ khuẩn, nấm men và vi khuẩn. Trong nước bọt của người có ptyalin nhưng ở một số loại động vật có vú thì không có như ngựa, chó, mèo Ptyalin bắt đầu thủy phân tinh bột từ miệng và quá trình này hoàn tất ở ruột non nhờ Amylase của tuyến tụy (còn được gọi là amylopsin). Amylase của malt thủy phân tinh bột lúa mạch thành disaccharide làm cơ chất cho quá trình lên men bởi nấm men. Amylase là một trong những loại enzyme được ứng dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp, y tế, và nhiều lĩnh vực kinh tế khác, đặc biệt là trong ngành công nghiệp thực phẩm. 2.2. Phân loại Hiện nay, có sáu loại enzyme amylase được xếp vào 2 nhóm: Endoamylase (enzyme nội bào) và Exoamylase (enzyme ngoại bào). - Endoamylase : gồm có α-amylase (EC 3.2.1.1) và nhóm enzyme khử nhánh. Nhóm enzyme khử nhánh này được chia thành hai loại: khử trực tiếp là pullulanase (hay α-dextrin 6-glucanohydrolase), khử gián tiếp là transglucosylase (hay oligo-1,6-glucosidase) và amylo-1,6-glucosidase. Các enzyme này thủy phân các liên kết bên trong của chuỗi polysaccharide. - Exoamylase. Đây là những enzyme thủy phân tinh bột tử đầu không khử của chuỗi polysaccharide. Nhóm này gồm có: + β-Amylase + Amyloglucosidase (glucoamylase hay γ-Amylase) Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m 3 /ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng Đồ án tốt nghiệp 6 GVHD: Th.S. Nguyễn Hoàng Minh * Sự khác biệt giữa các loại Enzyme Amylase: - Các loại enzyme amylase không chỉ khác nhau ở đặc tính mà còn khác nhau ở pH hoạt động và tính ổn định với nhiệt. - Tốc độ phản ứng của amylase phụ thuộc vào pH, nhiệt độ, mức độ polyme hóa của cơ chất. Các enzyme amylase có nguồn gốc khác nhau sẽ có tính chất, cơ chế tác dụng và sản phẩm cuối cùng của quá trình thủy phân khác nhau. - Amylase có nguồn gốc khác nhau sẽ có thành phần, tính chất, nhiệt độ hoạt động, pH tối ưu và các đặc điểm thủy phân khác nhau. 2.3. Hệ enzyme amylase: 2.3.1. Enzyme α-amylase (α-1,4-glucanohydrolase) 2.3.1.1. Cấu tạo Enzyme α-amylase là protein có phân tử lượng thấp, thường nằm trong khoảng 50.000 đến 60.000 Dal. Có một số trường hợp đặc biệt như α-amylase từ loài vi khuẩn Bacillus macerans có phân tử lượng lên đến 130.000 Dal. Đến nay người ta đã biết rất rõ các chuỗi acid amin của 18 loại α-amylase nhưng chỉ có 2 loại α-amylase là taka-amylase từ Apergillus oryzae và α-amylase của tụy lợn được nghiên cứu kỹ về hình thể không gian cấu trúc bậc 3. Mới đây các nghiên cứu về tính đồng nhất của chuỗi mạch acid amin và về vùng kị nước cho thấy các chuỗi mạch acid amin của tất cả các enzyme α-amylase đều có cấu trúc bậc 3 tương tự nhau. Hình 2.1. Cấu trúc không gian của α-Amylase Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m 3 /ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng Đồ án tốt nghiệp 7 GVHD: Th.S. Nguyễn Hoàng Minh 2.3.1.2. Cơ chế tác dụng của α-Amylase: α-amylase từ các nguồn khác nhau có nhiều điềm rất giống nhau. α- amylase có khả năng phân cắt các liên kết α-1,4-glucoside nằm ở phía bên trong phân tử cơ chất (tinh bột hoặc glycogen) một cách ngẫu nhiên, không theo một trật tự nào cả. α-amylase không chỉ thủy phân hồ tinh bột mà nó thủy phân cả hạt tinh bột nguyên nhưng với tốc độ rất chậm. Quá trình thủy phân tinh bột bởi α-amylase là quá trình đa giai đoạn: + Ở giai đoạn đầu (giai đoạn dextrin hóa): Chỉ một số phân tử cơ chất bị thủy phân tạo thành một lượng lớn dextrin phân tử thấp (α-dextrin), độ nhớt của hồ tinh bột giảm nhanh (các amylose và amylopectin đều bị dịch hóa nhanh). + Sang giai đoạn 2 (giai đoạn đường hóa): Các dextrin phân tử thấp tạo thành bị thủy phân tiếp tục tạo ra các tetra-trimaltose không cho màu với Iodine. Các chất này bị thủy phân rất chậm bởi α-amylase cho tới disaccharide và mono saccharide. Dưới tác dụng của α-amylase, amylose bị phân giải khá nhanh thành oligosaccharide gồm 6 - 7 gốc glucose (vì vậy, người ta cho rằng α-amylase luôn phân cắt amylose thành từng đoạn 6 - 7 gốc glucopiranose 1). + Sau đó, các polyglucose này bị phân cắt tiếp tục tạo nên các mạch polyglucose colagen cứ ngắn dần và bị phân giải chậm đến maltotetrose, maltotriose và maltose. Qua một thời gian tác dụng dài, sản phẩm thủy phân của amylose chứa 13% glucose và 87% maltose. Tác dụng của α-amylase lên amylopectin cũng xảy ra tương tự nhưng vì không phân cắt được liên kết α-1,6- glycoside ở chỗ mạch nhánh trong phân tử amylopectin nên dù có chịu tác dụng lâu thì sản phẩm cuối cùng, ngoài các đường nói trên (72% maltose và 19% glucose) còn có dextrin phân tử thấp và isomaltose 8%. Tóm lại, dưới tác dụng của α-amylase, tinh bột có thể chuyển thành maltotetrose, maltose, glucose và dextrin phân tử thấp. Tuy nhiên, thông thường α-amylase chỉ thủy phân tinh bột chủ yếu thành dextrin phân tử thấp không cho màu với Iodine và một ít maltose. Khả năng dextrin hóa cao của α-amylase là tính chất đặc trưng của nó. Vì vậy, người ta thường gọi loại amylase này là amylase dextrin hóa hay amylase dịch hóa. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m 3 /ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng Đồ án tốt nghiệp 8 GVHD: Th.S. Nguyễn Hoàng Minh Các giai đoạn của quá trình thủy phân tinh bột của α-amylase: + Giai đoạn dextrin hóa: Tinh bột dextrin phân tử lượng thấp + Giai đoạn đường hóa: Dextrin tetra và trimaltose di & monosaccharide Amylase oligosacharide poliglucose Maltose maltotriose maltotetrose 2.3.1.3. Đặc tính α-amylase • Thủy phân tinh bột tạo thành dextrin và một ít maltoza. Dextrin có khả năng hoạt hóa cao đặc trưng cho tính chất của enzyme này. • Phân tử có 1 - 6 nguyên tử C, tham gia vào sự hình thành ổn định cấu trúc bậc 3 của enzyme do đó tính bền nhiệt của enzyme khá tốt. • α - amylase của sinh vật có những đặc tính rất đặc trưng về cơ chế tác động, chuyển hóa tinh bột, khả năng chịu nhiệt + Thể hiện hoạt tính trong vùng axit yếu: - Nấm mốc: pH = 4,5 - 4,9 - Vi khuẩn: pH = 5,9 - 6,1. pH< 3 vô hoạt trừ enzyme của Asp.Niger pH = 2,5 - 2,8 + α - amylase của nấm mốc có khả năng dextrin hóa cao tạo ra một lượng lớn glucoza và maltoza. + Nhiệt độ tối thích cho hoạt động xúc tác của α-amylase từ các nguồn khác nhau cũng không đồng nhất, α-amylase của nấm sợi rất nhạy cảm đối với tác động nhiệt. • Trong dung dịch đệm pH = 4,7; α - amylase của Asp. Oryzae rất nhạy với tác động của nhiệt độ cao, thậm chí ở 40 o C trong 3 giờ hoạt lực dextrin hóa của nó chỉ còn 22 - 29%, hoạt lực đường hóa còn 27 -85%. Ở 50 o C trong 2 giờ, α - amylase của nấm sợi này bị vô hoạt hoàn toàn. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m 3 /ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng α-amylase Đồ án tốt nghiệp 9 GVHD: Th.S. Nguyễn Hoàng Minh 2.3.2. Enzyme β-Amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase): 2.3.2.1. Cấu tạo: β-amylase hiện diện phổ biến ở thực vật, đặc biệt là hạt nảy mầm. Ở trong các hạt ngũ cốc nảy mầm, β-amylase xúc tác sự thuỷ phân các liên kết 1,4 α- glucan trong tinh bột, glucogen và polysaccharide, phân cắt từng nhóm maltose từ đầu không khử của mạch . Maltose được tạo thành do sự xúc tác của β- amylase có cấu hình β. Ở ngũ cốc, β-amylase tham gia vào sự phân giải của tinh bột trong quá trình nảy mầm của hạt. Ở lúa, β-amylase được tổng hợp trong suốt quá trình của hạt và hầu như không được tổng hợp ở hạt khô. Ở lúa mạch, enzyme có mặt ở trong hạt khô, nó được tích lũy trong suốt quá trình phát triển của hạt, khi ở dạng liên kết, enzyme này là một phân tử có trọng lượng phân tử là 64.000 Da và khi bị phân cắt bởi một protease sẽ được phóng thích dưới dạng tự do và có khối lượng phân tử là 59.000 Da . 2.3.2.2. Cơ chế tác dụng của β-Amylase: β-amylase là một enzyme ngoại bào (exoenzyme). Tiến trình phân giải bắt đầu từ đầu không khử của các nhánh ngoài cùng cơ chất . β-amylase phân cắt các liên kết α- 1,4glucoside nhưng khi gặp liên kết α-1,4 glucoside đứng kế cận liên kết α-1,6glucoside thì nó sẽ ngừng tác dụng. Phần polysaccharide còn lại là dextrin phân tử lớn có chứa rất nhiều liên kết α-1,6 glucoside và được gọi là β- dextrin. Cơ chế tác dụng của β-amylase lên tinh bột Tinh bột - amylase β → maltose (54-58%)+ β-dextrin(42-46%) (glucogen) Tinh bột bị thuỷ phân đồng thời bởi cả α và β-amylase thì lượng tinh bột thuỷ phân tới 95%. 2.3.2.3. Đặc tính của β-Amylase: • β-amylase là một albumin , tâm xúc tác có chứa nhóm –SH , nhóm X- COOH và vòng imidazol của các gốc histidine và là enzyme ngoại bào (exoEnzyme). Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m 3 /ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng Đồ án tốt nghiệp 10 GVHD: Th.S. Nguyễn Hoàng Minh • β-amylase không bền khi có Ca 2+ , β-amylase bị kìm hãm bởi Cu 2+ , Hg 2+ , urea, iodineoacetamide, iodine, ozon… • β-amylase chịu nhiệt kém hơn α-amylase nhưng bền hơn với acid. • β-amylase bị bất hoạt ở nhiệt độ 70 0 C. Nhiệt độ tối thích của β- Amylase là 55 0 C , pH 5,1 – 5,5. Tham gia vào cơ chế tác dụng của β-amylase thường có một nhóm caboxyl thể hiện tính chất ái nhân và một nhóm imidazol thể hiện tính chất ái electron. Sự nghịch đảo hình thể của cacbon anome (C1) được thực hiện nhờ việc tạo thành hợp chất đồng hoá trị trung gian kiểu este axetal giữa cacbon anome và nhóm cacboxyl của tâm hoạt động. Sau đó este này bị phân huỷ bởi tác động của 1 phân tử nước lên nhóm cacboxyl để giải phóng ra α-maltose và hoàn nguyên nhóm cacbxyl của Enzyme. Các đặc tính của β-Amylase Nguồn gốc Enzyme pH opt T opt Phân tử lượng (kD) Đại mạch 5,2 - 56 Lúa mì 5,2 – 5,6 55 64,2 Đỗ tương 5,4 55 57 Khoai lang 5,0 – 6,0 50 – 55 50 B.cerus 7,0 40 58 B.polymyxa 7,5 40 42 B.megaterium 6,5 40 - 65 58 2.3.3. Enzyme γ-Amylase (glucoamylase) 2.3.3.1. Cấu tạo: γ-amylase (glucoamylase hay α-1,4-glucan-glucohydrolase) là những enzyme có thể thuỷ phân được cả hai kiểu liên kết của các mạch α-glucan để giải phóng ra ở dạng β. Glucoamylase hay γ-amylase chủ yếu được tạo ra bởi các vi sinh vật. Đặc biệt là kiểu nấm mốc Aspergillus, Penicillium và Rhizopus. Amyloglucosidase từ nấm mốc là các protein có khối lượng phân tử lượng dao động rất lớn từ 27.000 đến 112.000 Da tuỳ thuộc vào nguồn gốc của enzyme Nói chung thì các amyloglucosidase đều chứa các gốc methioni, triptophan, và một nửa gốc cystein. Tuy nhiên mối quan hệ giữa chuỗi acid amin, Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m 3 /ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng [...]... khối môi trường 3.2 Sơ đồ công nghệ phương pháp nuôi cấy bề sâu: Hình 3.1 Quy trình phương pháp nuôi cấy bề sâu Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m3/ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng Đồ án tốt nghiệp 22 GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Minh Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m3/ngày Sinh viên: Nguyễn Lương... số lượng và chất lượng • Giống phải cho năng suất sinh học cao • Giống VSV phải có khả năng thích nghi nhanh và phát triển mạnh trong điều kiện sản xuất công nghiệp • Giống VSV phải có khả năng đồng hóa các nguyên liệu rẻ tiền và dễ kiếm tại địa phương nơi nhà máy đang hoạt động Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m3/ngày Sinh viên: Nguyễn Lương... một ngày sản xuất : Năng suất cho một ngày sản xuất theo bán thành phẩm là 500000 lít chế phẩm enzim thô 4.2.2.1 Lượng ngô mảnh cần cho một ngày sản xuất. (Gnm) Gnm = 500000.100 = 32356,18(kg ) 1545,3 4.2.2.2 Lượng bột ngô để pha chế môi trường cho một ngày sản xuất: Gbn = 32356,18.93,185 = 30151,1(kg ) 100 4.2.2.3 Thể tích môi trường cần cho một ngày sản xuất. (Vmt) Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme... thêm chất ổn định và sau đó đem sấy phun ở thiết bị có nhiệt độ 1200C và đầu ra là 400C sẽ thu được chế phẩm thô dạng bột Đóng gói: Sau khi thu được chế phẩm enzim dạng bột ta đem đi đóng gói bằng thiết bị bao gói tự động khối lượng của mỗi gói tùy thuộc vào nhu cầu khách hàng Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m3/ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng... phẩm enzym amylase cung cấp cho quá trình thủy phân tinh bột Enzym này có ý nghĩa rất lớn trong việc làm bia, giúp sản xuất bia ở qui mô công nghiệp Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m3/ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng Đồ án tốt nghiệp 14 GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Minh Ngoài ra, trong sản xuất bia, người ta còn sử dụng chế phẩm enzym cellulose có... (48giờ) và trong các thùng lên men sản xuất (48 – 52giờ) thì lượng không khí cần sục vào môi trường để nuôi Asp.Oryzae (3-9-15) phải là 30m3/m3 môi trường/giờ đối với thùng nhân giống và 40m 3/m3 môi trường/giờ cho thùng sản xuất Mức độ sục khí tối ưu để nuôi Asp.Oryzae (3-9-15) tương Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m3/ngày Sinh viên: Nguyễn Lương... hóa, do đó năng xuất cao Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m3/ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng Đồ án tốt nghiệp 21 GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Minh - Sử dụng hợp lý các chất dinh dưỡng của môi trường - Enzim thu được ít lẫn tạp chất Nhược điểm: - Nồng độ enzim trong canh trường thấp, do đó phải cô đặc, nên giá thành cao - Tốn nhiều điện năng do sục... 0,5% Lượng sản phẩm sau công đoạn này: 5271,1x(100-0,5)/100= 5245,2 (kg/ngày) Bảng 4.4 Lượng nguyên liệu cần cho một ngày sản xuất: Nguyên liệu Ngô mảnh Bột ngô NaNO3 MgSO4 Nước máy Nước chiết mầm mạch Giống Đơn vị tính 32356,18 (kg) 30151,1 (kg) 4522,67 (kg) 25,13 (kg) 417567,66 (lít) 50251,84 (lít) 40201,5 (lít) Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m3/ngày... Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m3/ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng Đồ án tốt nghiệp 36 GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Minh 5.4 Thiết bị nghiền một cặp trục: Ngô mảnh sau khi định lượng được đưa vào máy nghiền một cặp trục Lượng ngô mảnh cần phải nghiền là: Hình 5.3 Thiết bị nghiền một cặp trục G= 32032,62.(100 − 1,5) = 31552,13 (kg) 100 Năng xuất nghiền... khả năng thủy phân liên kết α-1,4, trong các glucopiranoside vừa có khả năng chuyển các gốc glucoside sang đường và rượu Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất Enzyme α _amylaza theo phương pháp bề sâu năng suất 500m3/ngày Sinh viên: Nguyễn Lương Bằng Đồ án tốt nghiệp 13 GVHD: Th.S Nguyễn Hoàng Minh 2.4 Ứng dụng Hiện nay, việc sản xuất chế phẩm enzyme các loại đã và đang phát triển mạnh mẽ trên qui mô công

Ngày đăng: 05/10/2014, 23:17

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • LỜI NÓI ĐẦU

  • CHƯƠNG 1

  • LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

    • 1.1. Đặc điểm tự nhiên:

    • 1.2. Nguồn nguyên liệu:

    • 1.3. Hợp tác hoá:

    • 1.4. Nguồn cung cấp điện:

    • 1.5. Nguồn cung cấp nhiệt :

    • 1.6. Nguồn nước và vấn đề nước thải nhà máy:

    • 1.7. Giao thông :

    • 1.8. Nguồn lao động:

    • 1.9. Năng suất nhà máy:

  • CHƯƠNG 2

  • TỔNG QUAN TÀI LIỆU

    • 2.1. Tổng quan về enzyme amylase

    • 2.2. Phân loại

    • 2.3. Hệ enzyme amylase:

      • 2.3.1. Enzyme α-amylase (α-1,4-glucanohydrolase)

        • 2.3.1.1. Cấu tạo

        • Hình 2.1. Cấu trúc không gian của α-Amylase

          • 2.3.1.2. Cơ chế tác dụng của α-Amylase:

          • 2.3.1.3. Đặc tính α-amylase

      • 2.3.2. Enzyme β-Amylase (β-1,4-glucan-maltohydrolase):

        • 2.3.2.1. Cấu tạo:

        • 2.3.2.2. Cơ chế tác dụng của β-Amylase:

        • 2.3.2.3. Đặc tính của β-Amylase:

      • 2.3.3. Enzyme γ-Amylase (glucoamylase)

        • 2.3.3.1. Cấu tạo:

        • 2.3.3.2. Cơ chế hoạt động:

        • 2.3.3.3. Tính chất:

      • 2.3.4. Oligo 1,6-glucosidase (dextrinase tới hạn)

      • 2.3.5. Enzyme pullulanase (α-dextrin6-glucosidase)

      • 2.3.6. α-glucosidase hay maltase (α-D,glucoside-glucohydrolase)

    • 2.4. Ứng dụng

      • 2.4.1. Ứng dụng amylase trong sản xuất bia

      • 2.4.2. Ứng dụng amylase trong sản xuất cồn

      • 2.4.3. Ứng dụng amylase trong chế biến thực phẩm gia súc

      • 2.4.4. Ứng dụng enzym amylase trong công nghiệp dệt

    • 2.5. Hệ sinh vật phân giải enzyme amylase

      • 2.5.1. Vai trò của giống trong công nghệ enzyme:

      • 2.5.2. Yêu cầu giống Vi sinh vật

      • 2.3.3. Giới thiệu về chủng nấm mốc Aspergillus oryzae 3 – 9 – 15

        • Hình 2.2. Aspergillus oryzae

      • 2.3.4. Nuôi cấy bằng phương pháp bề sâu

        • Bảng 2.1. Nhiệt độ và pH của một số enzyme amylase do VSV tổng hợp

  • CHƯƠNG 3

  • LỰA CHỌN VÀ THYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

    • 3.1. Ưu nhược điểm của phương pháp nuôi cấy bề sâu:

    • 3.2. Sơ đồ công nghệ phương pháp nuôi cấy bề sâu:

      • Hình 3.1. Quy trình phương pháp nuôi cấy bề sâu

    • 3.3. Thuyết minh dây chuyền công nghệ:

      • 3.3.1. Môi trường:

      • 3.3.2. Chọn giống và nhân giống:

      • 3.3.3. Nuôi cấy (lên men):

  • PHẦN 4

  • TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

    • 4.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy:

      • Bảng 4.1. Kế hoạch sản xuất của phân xưởng sản xuất trong năm.

      • Bảng 4.2. Số ca làm việc cho các tháng và cả năm

    • 4.2. Cân bằng vật chất:

      • Bảng 4.3. Mức hao hụt nguyên liệu qua từng công đoạn

      • 4.2.1. Cân bằng vật chất cho 100 kg nguyên liệu ngô mảnh:

      • 4.2.2 Tính cân bằng vật chất cho một ngày sản xuất :

        • Bảng 4.4. Lượng nguyên liệu cần cho một ngày sản xuất:

        • Bảng 4.5. Tổng kết về nguyên liệu bán thành phẩm trong một ngày.

  • CHƯƠNG 5

  • CHỌN VÀ TÍNH THIẾT BỊ

    • 5.1. Silo chứa ngô mảnh:

      • Hình 5.1. Silo chứa ngô mảnh.

    • 5.2. Thiết bị phân li từ tính (t4,79)

      • Bảng 5.1. Đặc tính kỹ thuật của máy:

    • 5.3. Bộ định lượng kiểu vít tải (4,t83)

      • Hình 5.2. Bộ định lượng kiểu vít tải dạng B-1

    • 5.4. Thiết bị nghiền một cặp trục:

      • Hình 5.3. Thiết bị nghiền một cặp trục

    • 5.5. Gàu tải: (4,t54)

    • 5.6. Thiết bị hòa tan các muối vô cơ:

      • Hình 5.4. Thiết bị hòa tan muối

    • 5.7. Thiết bị đảo trộn tạo môi trường lên men(4,t95)

      • Hình 5.5. Thiết bị trung hòa dạng “máy bơm bằng khí nén”

    • 5.8. Thiết bị tiệt trùng môi trường dinh dưỡng dạng liên tục YHC – 20 (4, t114)

      • Hình 5.6. Thiết bị tiệt trùng liên tục YHC – 20

    • 5.9. Thiết bị lên men:

      • 5.9.1. Tính thể tích của thiết bị lên men: (Vtb).

        • Hình 5.7. Thiết bị lên men

      • 5.9.2. Chọn bộ khuấy đảo và công suất động cơ:

      • 5.9.3. Cân bằng nhiệt cho thiết bị lên men:

    • 5.10. Thiết bị lọc:

    • 5.11. Thiết bị cô đặc:

      • 5.11.1. Khối lượng nước bốc hơi trong quá trình cô đặc:

      • 5.11.2. Tính kích thước buồng đốt:

      • 5.11.3. Tính thiết bị ngưng tụ barômet:

    • 5.12. Thiết bị sấy phun:

    • 5.13. Các thiết bị nhân giống cho sản xuất:

      • Hình 5.8. Thiết bị nhân giống

    • 5.14. Tính và chọn bơm (5, t 440_453)

      • 5.14.1. Bơm nước để hoà môi trường:

      • 5.14.2. Bơm nước chiết mầm mạch:

      • 5.14.3. Bơm môi trường đi thanh trùng:

      • 5.14.4. Bơm canh trường đi lọc:

      • 5.14.5. Bơm giống từ thiết bị nhân giống vào thiết bị lên men:

    • 5.15. Máy nén và bơm tạo độ chân không:

      • 5.15.1. Máy nén:(5,t 514)

      • 5.15.2. Bơm chân không:(5,t 513)

    • 5.16. Bộ lọc tiệt trùng không khí và quạt:(4, tr 129)

      • 5.16.1. Chọn bộ lọc sạch bằng vải: Petrianova.

        • Hình 5.9. Bộ lọc bằng vải Petrianova

        • Bảng 5.2. Các đặc tính của bộ lọc tinh:

      • 5.16.2. Quạt:

    • 5.17. Tính tank:

      • 5.17.1. Tính tank chứa môi trường sau khi khuấy trộn:

      • 5.17.2. Tính tank chứa chế phẩm enzim sau khi lọc:

      • 5.17.3. Tính tank chứa chế phẩm enzim sau khi cô đặc:

        • Hình 5.10. Tank chứa chế phẩn enzyme sau khi cô đặc

    • 5.18. Băng tải làm nguội sản phẩm:

    • 5.19. Sơ đồ dây chuyền tự động định lượng phân chia bao gói:

      • Hình 5.11. Sơ đồ dây chuyền tự động phân chia bao gói

      • Bảng 5.3. Bảng tổng kết thiết bị toàn phân xưởng

  • CHƯƠNG 6

  • TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG

    • 6.1. Sơ đồ tổ chức của nhà máy sản xuất enzim α – amylaza:

      • Hình 6.1. Sơ đồ tổ chức nhà máy

      • 6.1.1. Phòng tổ chức hành chính :

      • 6.1.2. Phòng tài vụ:

      • 6.1.3. Phòng kinh doanh:

      • 6.1.4. Phòng KCS và vi sinh:

      • 6.1.5. Phân xưởng sản xuất:

      • 6.1.6. Phân xưởng cơ điện:

    • 6.2. Bố trí nhân sự:

      • 6.2.1. Số công nhân thao tác công nghệ:

      • 6.2.2. Số công nhân ở các bộ phận phụ:

      • 6.2.3. Bộ phận kinh doanh:

    • 6.3. Tính xây dựng công trình:`

      • 6.3.1. Kho chứa nguyên vật liệu:

      • 6.3.2.. Phân xưởng sản xuất chính:

      • 6.3.3. Kho thành phẩm:

      • 6.3.4. Phòng KCS:

      • 6.3.5. Trạm biến áp:

      • 6.3.6. Trạm bơm:

      • 6.3.7. Nhà hành chính và phục vụ khác:

      • 6.3.8. Phân xưởng điện cơ:

      • 6.3.9. Nhà để xe ôtô:

      • 6.2.10. Nhà để xe môtô cho cán bộ công nhân viên:

      • 6.2.11. Nhà ăn:

      • 6.2.12. Nhà vệ sinh:

      • 6.2.13. Đài chứa nước:

      • 6.2.14. Bể chứa nước ngầm:

      • 6.2.15. Bể xử lý nước thải:

      • 6.2.16. Nhà bảo vệ:

      • 6.2.17. Trạm phát điện dự phòng:

      • 6.2.18. Phân xưởng lò hơi:

      • 6.2.19. Kho hóa chất:

        • Bảng 6.1. Bảng tổng kết các hạng mục xây dựng.

  • CHƯƠNG 7

  • TÍNH - NƯỚC – HƠI.

    • 7.1. Tính nước:

      • 7.1.1. Nước dùng cho phân xưởng sản xuất:

      • 7.1.2. Nước dùng cho nhà vệ sinh và sinh hoạt:

      • 7.1.3. Tính nước cần cho nhà ăn:

      • 7.1.4. Nước rửa dụng cụ và vệ sinh thiết bị:

      • 7.1.5. Nước dùng cho chữa cháy và phụ vụ các công việc khác:

        • Bảng 7.1. Bảng tổng kết lượng nước sử dụng trong một ngày

    • 7.2. Tính hơi:

      • 7.2.1. Công đoạn sấy:

      • 7.2.2. Tính hơi cung cấp cho quá trình thanh trùng:

      • 7.2.3. Tính hơi cho quá trình cô đặc:

      • 7.2.4. Lượng hơi cần trong một ngày sản xuất:

    • 7.3. Tính phí nguyên liệu

      • 7.2.1. Dầu FO

      • 7.2.2. Dầu DO

      • 7.2.3. Dầu nhờn

      • 7.2.4. Mỡ bôi trơn

  • CHƯƠNG 8

  • KIỂM TRA CÁC CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT

  • VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM

    • 8.1. Kiểm tra nguyên liệu.

      • 8.1.1. Ngô mảnh:

      • 8.1.2. Nguồn muối vô cơ:

      • 8.1.3. Nước.

    • 8.2. Kiểm tra trên các công đoạn sản xuất.

      • 8.2.1. Công đoạn làm sạch và nghiền.

      • 8.2.2. Kiểm tra quá trình lên men:

      • 8.2.3. Kiểm tra chất lượng bán thành phẩm:

    • 8.3. Kiểm tra sản phẩm:

  • CHƯƠNG 9

  • AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH CÔNG NGHIỆP

    • 9.1. An toàn lao động:

      • 9.1.1. Những nguyên nhân thường gây ra tại nạn:

      • 9.1.2. Những biện pháp hạn chế gây ra tai nạn lao động:

      • 9.1.3. Những yêu cầu cụ thể:

    • 9.2. Vệ sinh công nghiệp:

      • 9.2.1. Vệ sinh cá nhân:

      • 9.2.2. Vệ sinh máy móc thiết bị:

      • 9.2.3. Vệ sinh nhà máy:

    • 9.3. Xử lý nước thải:

      • Hình 9.1. Sơ đồ tổng quát dây chuyền công nghệ:

      • Hình 9.2. Dây chuyền và thuyết minh dây chuyền công nghệ:

  • KẾT LUẬN

  • TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan