Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kgngày

MỞ ĐẦUEnzyme là chất xúc tác sinh học, có bản chất protein, hòa tan trong nước và trong dung dịch muối loãng. Enzyme có phân tử lượng lớn từ 20.000 đến 1.000.000 dalton nên không qua được màng bán thấm. Enzyme là những chất không thể điều chế được bằng phương pháp tổng hợp hóa học. Người ta thường thu nhận chúng từ nguồn tế bào động vật, thực vật hoặc vi sinh vật. Với những ưu điểm vượt trội tốc độ sinh trưởng nhanh, hệ enzyme phong phú và có hoạt tính cao, môi trường nuôi cấy rẻ tiền, dễ kiếm, vi sinh vật đã trở thành nguồn nguyên liệu thu enzyme chủ yếu thu hút được nhiều quan tâm của các nhà nghiên cứu và sản xuất. Enzyme không chỉ có ý nghĩa cho quá trình sinh trưởng, sinh sản của mọi sinh vật mà nó còn đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ chế biến thực phẩm, trong y học, trong công nghệ gen và trong bảo vệ môi trường. Vì vậy mà những nghiên cứu sản xuất enzyme và ứng dụng enzyme được phát triển rất mạnh từ đầu thế kỉ XX . Mặt khác, hiện nay các nhà máy chế biến tinh bột sắn thải ra hàng trăm ngàn tấn bã thải. Theo ước tính, một nhà máy chế biến có công suất 30100 tấnngày thì sẽ sản xuất được 7,5 25 tấn tinh bột, kèm theo đó là khối lượng lớn vỏ lụa sắn. Lượng vỏ lụa này hiện nay vẫn chưa được xử lý riêng rẽ gây mùi hôi thối, ô nhiễm môi trường cho cộng đồng dân cư sống quanh khu vực nhà máy chế biến tinh bột sắn. Chính vì vậy cần có phương pháp xử lí để giảm thiểu độ ô nhiễm đồng thời tạo ra những sản phẩm có giá trị, nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu.Xuất phát từ thực tế đó, ý tưởng sử dụng vỏ lụa sắn – thành phần chứa hàm lượng cellulose rất cao, làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật để sản xuất cellulase. Nó không chỉ góp phần tạo ra nguồn enzyme mang lại nhiều ứng dụng trong cuộc sống hằng ngày của con người mà còn góp phần giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường của các nhà máy tinh bột sắn. Trên cơ sở đó, tôi được thực hiện đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kgngày ”.

Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh MỞ ĐẦU Enzyme là chất xúc tác sinh học, có bản chất protein, hòa tan trong nước và trong dung dịch muối loãng. Enzyme có phân tử lượng lớn từ 20.000 đến 1.000.000 dalton nên không qua được màng bán thấm. Enzyme là những chất không thể điều chế được bằng phương pháp tổng hợp hóa học. Người ta thường thu nhận chúng từ nguồn tế bào động vật, thực vật hoặc vi sinh vật. Với những ưu điểm vượt trội - tốc độ sinh trưởng nhanh, hệ enzyme phong phú và có hoạt tính cao, môi trường nuôi cấy rẻ tiền, dễ kiếm, vi sinh vật đã trở thành nguồn nguyên liệu thu enzyme chủ yếu thu hút được nhiều quan tâm của các nhà nghiên cứu và sản xuất. Enzyme không chỉ có ý nghĩa cho quá trình sinh trưởng, sinh sản của mọi sinh vật mà nó còn đóng vai trò rất quan trọng trong công nghệ chế biến thực phẩm, trong y học, trong công nghệ gen và trong bảo vệ môi trường. Vì vậy mà những nghiên cứu sản xuất enzyme và ứng dụng enzyme được phát triển rất mạnh từ đầu thế kỉ XX . Mặt khác, hiện nay các nhà máy chế biến tinh bột sắn thải ra hàng trăm ngàn tấn bã thải. Theo ước tính, một nhà máy chế biến có công suất 30-100 tấn/ngày thì sẽ sản xuất được 7,5 - 25 tấn tinh bột, kèm theo đó là khối lượng lớn vỏ lụa sắn. Lượng vỏ lụa này hiện nay vẫn chưa được xử lý riêng rẽ gây mùi hôi thối, ô nhiễm môi trường cho cộng đồng dân cư sống quanh khu vực nhà máy chế biến tinh bột sắn. Chính vì vậy cần có phương pháp xử lí để giảm thiểu độ ô nhiễm đồng thời tạo ra những sản phẩm có giá trị, nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu. Xuất phát từ thực tế đó, ý tưởng sử dụng vỏ lụa sắn – thành phần chứa hàm lượng cellulose rất cao, làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật để sản xuất cellulase. Nó không chỉ góp phần tạo ra nguồn enzyme mang lại nhiều ứng dụng trong cuộc sống hằng ngày của con người mà còn góp phần giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường của các nhà máy tinh bột sắn. Trên cơ sở đó, tôi được thực hiện đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày ”. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS 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 ngành công nghiệp khác nhau như: rượu, bia, nước giải khát lên men, các ngành 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. 1.1. Sự cần thiết phải đầu tư: Enzyme celluase được sử dụng nhiều trong công nghiệp, chăn nuôi Nhưng lượng enzyme chiết từ tự nhiên không đủ để sử dụng. Hơn nữa hàng ngày nhà máy tinh bột sắn thải ra môi trường một lượng lớn vỏ lụa sắn, lượng vỏ lụa sắn này nếu không được xử lý sẽ làm ô nhiễm môi trường. Vì vậy đầu tư cho xây dựng một nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase từ nguồn vỏ lụa sắn là cần thiết vì sẽ vừa cung cấp chế phẩm enzyme cho công nghiệp, vừa xử lý được lượng chất thải của nhà máy tinh bột sắn. 1.2. Đặc điểm tự nhiên: Khí hậu Quảng Nam chia ra làm hai mùa nắng và mưa. Mùa nắng từ tháng 1 đến tháng 8, mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, nhiệt độ trung bình là 26 o C ÷ 28 o C, độ ẩm trung bình 80 ÷ 84%, hướng gió chủ yếu là đông – nam. 1.3. Nguồn cung cấp nguyên liệu: Lấy nguồn nguyên liệu chủ yếu từ các nguồn phế thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn Quảng Nam (nay chuyển thành Công ty cổ phần Fococev Quảng Nam) có thể cung cấp đủ nguồn nguyên liệu cho phân xưởng sản xuất quanh năm. Năm 1988, UBND tỉnh Quảng Nam cho xây dựng nhà máy tinh bột sắn tại thôn 1, xã Quế Cường, huyện Quế Sơn. 1.4. Hợp tác hoá: Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh Nhà máy sản xuất enzyme được đặt trong khu kinh tế mở Chu Lai nên quá trình hợp tác hoá được tiến hành chặt chẽ. Do đó việc sử dụng những công trình chung như: điện, nước, giao thông, …được tiến hành thuận lợi và giảm bớt chi phí đầu tư cho xây dựng. 1.5. Nguồn cung cấp điện: Nhà máy sử dụng nguồn điện cung cấp từ lưới điện của khu công nghiệp. 1.6. Nguồn cung cấp hơi: Nhiên liệu chủ yếu là dầu FO dùng đốt nóng lò hơi của nhà máy. Nhà máy sử dụng hơi từ phân xưởng hơi của nhà máy. 1.7. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước thải: Nguồn nước dùng trong sản xuất là nguồn nước của thành phố. Nước thải được chuyển vào hệ thống xử lý nước thải chung của nhà máy rồi sau đó chuyển ra nguồn nước thải của thành phố. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh Chương 2 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Tổng quan về enzym cellulase.[25] 2.1.1. Định nghĩa: Cellulase là một phức hệ enzym có tác dụng thủy phân cellulose thông qua việc phân hủy liên kết 1,4 – β – glucoside trong cellulose tạo ra sản phẩm glucose cung cấp cho công nghệ lên men. 2.1.2. Phân loại: Cellulase là hệ enzym đa cấu tử gồm: endo-β-1- 4 glucanase, exoglucanase và β- glucosidase hay có các tài liệu nói đến hai enzym chính của phức hệ enzym này là enzym Cl và enzym Cx hoạt động phối hợp để thủy phân cellulose thành glucose. Endo –β- 1,4 – glucanase được gọi là endoglucanase hoặc 1,4 – β – D – glucan – 4 - glucanohydrolase hay Cmcase. Endo –β-1,4-glucanase thuộc vào dạng 1 của phức hệ cellulase. Enzym này hoạt động tốt nhất ở pH = 5,5, và nhiệt độ 55 0 C, bền ở 30 – 45 0 C. Hoạt tính cao ở pH =6. Các dung môi hữu cơ ít ảnh hưởng tới enzym này trừ n- butanol. Các ion kim loại và EDTA nồng độ 4-14 n.M đều làm giảm hoạt tính enzym. Dạng 2 là exoglucosidase, gồm 1,4 – β-D-glucan-4-glucanohydrolase và 1,4 - β-D- glucan cellobiohydrolase (cellobiohydrolase). Dạng 3 là β-glucosidase hoặc β-glucosidase glucohydrolase. Enzym Cx có 2 loại : exo 1,4 - β-D-glucanase và endo β-D-glucanase. Enzym có khả năng phân giải (thủy phân) sợi cellulose tự nhiên, có tính đặc hiệu không rõ ràng do đó cũng chưa xác định được tên hệ thống của nó. Endoglucanase thủy phân ngẫu nhiên bên trong phân tử cellulose tạo ra các loại oligo saccharide có chiều dài khác nhau. Exoglucanase thủy phân các liên kết ở đầu khử và đầu không khử của chuỗi cellulose để giải phóng ra glucose (glucanohydrolase) hoặc cellobiose (cellobio hydrolase). 2.1.3. Cơ chế thủy phân enzym cellulase [25]: Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh Hình 2.1. Quá trình phân giải cellulose của cellulase - Endo cellulase: xúc tác quá trình cắt liên kết α- 1,4-glucoside trong cellulase, lignin và α-Dglucan một cách ngẫu nhiên. Sản phẩm của quá trình phân giải là các cellulase, phân tử nhỏ cellobiose và glucose. - Exocellulase: cắt 2 hoặc 4 đơn vị glucose từ đầu không khử của chuỗi cellulose tạo thành cellobiose (disacharide) và một số cellotetrose. - Cellobiase: tham gia phân giải cellobiose (disacharide) và cellotetrose thành glucose. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh 2.1.4. Ứng dụng của enzym: [24] 2.1.4.1. Cải thiện giá trị dinh dưỡng của thức ăn gia súc: Sử dụng phối hợp enzym cellulase với các enzym thủy phân khác như pectinase, hemicellulose,…trong quá trình ủ cỏ xanh có tác dụng phân giải thành tế bào thực vật, do đó tăng nguồn giá trị dinh dưỡng cho nhóm vi khuẩn lactobacilli lên men sinh axit lactic, ức chế sự sinh trưởng của các loại vi khuẩn có hại khác. Trong chăn nuôi (đối với động vật ăn cỏ) nếu thức ăn có trộn thêm cellulase sẽ tăng sự tiêu hóa, hấp thu thức ăn cho động vật đặc biệt động vật còn non có hệ tiêu hóa chưa hoàn chỉnh, do đó sẽ giảm chi phí thức ăn cho động vật và chúng sẽ tăng trọng nhanh. 2.1.4.2.Tăng hiệu suất trích ly các chất từ nguyên liệu thực vật: Cellulase phá vỡ thành tế bào thực vật giúp cho quá trình trích ly các chất từ thực vật, từ cây thuốc được dễ dàng. Sử dụng cellulase để phá vỡ tế bào thực vật, tế bào thực vật mất vách cellulose trở thành tế bào trần. Sử dụng tế bào trần để nghiên cứu lai tế bào nhằm tạo ra các tế bào lai có những tính trạng mới theo mong muốn. 2.1.4.3. Thủy phân gỗ và các phế liệu giàu cellulose: Cellulase được ứng dụng trong sản xuất glucose, mật đường từ nguyên liệu giàu cellulose như rơm, rạ….dùng làm thức ăn cho người và động vật. Dịch đường sau khi thủy phân làm nguồn nuôi cấy nấm men rất tốt. Sử dụng cellulase của T.viride để chuyển hóa nguyên liệu có cellulose thành ethanol đang được nghiên cứu và áp dụng. Theo biện pháp này, nếu tận dụng được 3 triệu tấn cellulose trong phế liệu hằng năm ở Mỹ thì có thể thõa mãn tới 20% nhu cầu nhiên liệu của nước này. Người ta thấy rằng nếu trộn xăng với ethanol sẽ làm giảm đáng kể chi phí nhiên liệu cho các loại xe máy, oto và bớt khói bụi. 2.1.4.4. Trong công nghệ thực phẩm: Trong quá trình sản xuất các loại nước quả và nước uống không cồn dựa trên quá trình trích ly dịch quả từ thịt nghiền. Dịch này thường chứa các thành phần tế bào thịt quả và các thành phần của polysaccharide làm cho dịch quả có độ nhớt cao. Để tăng hiệu suất trích ly dịch quả, giảm bớt độ nhớt, tăng mức cảm quan nước quả và giảm bớt một số công đoạn, việc bổ sung endoglucanase rất quan trọng. Enzym này là điểm mấu chốt cải thiện hiệu suất dịch hóa. Sự kết hợp giữa endoglucanase và Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh petinase sẽ phá hủy hoàn toàn màng tế bào. Trong quá trình sản xuất, ở giai đoạn dịch hóa bổ sung hỗn hợp các enzym cellulase, hemicellulase sẽ đem lại hiệu quả của chế phẩm, làm cho độ đồng thể của nước quả thịt sẽ tốt hơn. Trong công nghệ sản xuất bia, các chế phẩm enzym amylase, protease và glucanase đã được sử dụng để ngăn chặn sự hình thành các diacetyl, rút ngắn thời gian ủ bia. Trong quá trình sản xuất cà phê ở Việt Nam, cà phê chủ yếu được sản xuất bằng phương pháp khô, phương pháp này cho chất lượng cà phê không cao. Để tiến hành nâng cao chất lượng cà phê, phương pháp lên men đã được ứng dụng. Đó là quá trình sử dụng phức hệ enzym cellulase và pectinase để xử lý bóc vỏ cà phê và làm tăng khả năng trích ly dịch quả . Trong khâu bóc vỏ, cellulose gây hiện tượng thẫm màu, làm giảm chất lượng sau khi sấy, đồng thời cản trở quá trình bóc vỏ. Khi sử dụng chế phẩm Asp. niger có tên thương mại Biovina -09 có hoạt tính pectinase và cellulase cho thấy số lượng cà phê được bóc vỏ tăng, hạt cà phê được bóc bằng chế phẩm không còn nhớt và hiệu suất trích ly cao. 2.1.5. Tình hình sản xuất enzym cellulase ở Việt Nam và trên Thế giới [25]: Enzym cellulase kỹ thuật chủ yếu được thu nhận từ T. reesei, Asp.niger và gần đây là từ các chủng vi khuẩn. Ở Nhật, cellulase kỹ thuật thu nhận từ T.viride bằng phương pháp nuôi cấy bề mặt theo quá trình koji như sau: cám mỳ được xử lý nhiệt, cấy bào tử vào, nuôi ủ vào khay dưới các điều kiện ( pH, nhiệt độ, độ ẩm…) tối ưu. Sau 3-5 ngày, môi trường lên men được chiết với nước, dịch chiết được cô đặc và enzym được tủa bằng alcohol. Thậm chí ngày nay, một vài công ty còn sản xuất enzym cellulase từ Trichoderma theo quá trình koji. Tương tự, có thể áp dụng quá trình này để sản xuất enzym cellulase từ Asp. niger. Theo Yamada (1977), khoảng 45 tấn cellulase được sản xuất từ T.viride và Asp.niger vào năm 1976. Việc sản xuất cellulase bằng phương pháp chìm được mô tả đầu tiên trong các patent của Nhật ( Kawaji etal.1964). Ở Mỹ, phòng thí nghiệm của quân đội Mỹ ở Natik và trường đại học Rutgers lần đầu tiên sử dụng chủng T.viride QM 6 hoang dại để sản xuất enzym cellulase. Sau đó gây đột biến và chọn lọc được biến chủng QM9414 có khả năng sinh ra cellulase cao ( Rehm, 1983). Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh Ở Pháp hãng Ly Ven sản xuất enzym cellulase từ T. reesei và từ Asp.niger sử dụng trong công nghiệp thực phẩm. Ở Canada, hãng Logene sản xuất enzym cellulase sử dụng trong thức ăn gia súc, công nghiệp giấy, chế biến hạt, sản xuất ethanol. Loại chế phẩm được sản xuất ở Liên Xô sử dụng trong chăn nuôi có tên gọi là “cellolignorin”. Đây là sản phẩm nuôi cấy T. Lignorum đã sấy khô đến chỉ còn 13% độ ẩm, chứa 1-50 đơn vị cellulase/g . Ngoài các endoglucanase và exo glucanase còn có hemicellulase, pectinase và xylanase, pH thích hợp nhất cho chế phẩm này hoạt động từ 4,0 – 5,5. Ở Nhật Bản hãng Nagaze, Amano, dsiva kasei – zenihon sejkage hằng năm đã sản xuất đến 8000 tấn chế phẩm enzym các loại để dùng trong nông nghiệp. Enzym “Penxenlase” chứa enzym cellulase, hemicellulase, protease và amylase. Hoạt tính có các loại 500, 1000 và 1500 đơn vị/gam, pH thích hợp từ 4,0 – 5,5. Nhiệt độ thích hợp là 60 0 C. Chế phẩm cellulase “Onozuka” chứa cellulase và hemicellulase. Chế phẩm này thu được từ các dịch nuôi cấy bề mặt nấm T. viride . Các điều kiện thích hợp như pH, nhiệt độ cũng tương tự Pancellase. Chế phẩm enzym “ Celluzin” thu được từ nuôi cấy chìm nấm Asp.niger. Hoạt tính cellulase khoảng 450000 đơn vị/g. Ở Mỹ, chế phẩm “ Biozim” được sản xuất bằng phương pháp nuôi cấy bề mặt nấm A.Oryzae. Chế phẩm này chứa 26 loại enzym khác nhau, trong số này có cellulase, amylase…. Ở Bugari có loại chế phẩm “Xeaza T” chứa hoạt tính exoglucanase 268 đơn vị /g và endoglucanase 92 đơn vị/g. pH thích hợp từ 4,0 – 5,5. Ở Việt Nam chưa có một chế phẩm enzyme cellulase nào được sản xuất chủ động từ những nguồn nguyên liệu trong nước. Việc sản xuất chỉ mới dừng lại ở việc nghiên cứu nên nhu cầu enzyme chủ yếu là nhập khẩu từ nước ngoài. Năm 1999, Nguyễn Đức Lượng và cộng sự đã nghiên cứu khả năng sinh tổng hợp cellulase từ Astinomyces griseus. Năm 1999, Lý Kim Bảng và cộng sự đã xây dựng quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm Micromix 3 để bổ sung vào bể ủ rác thải. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh Năm 2003, Hoàng Quốc Khánh và cộng sự đã nghiên cứu khả năng sinh tổng hợp và đặc điểm cellulase từ chủng Aspergillus niger. 2.2. Tổng quan về hệ Vi sinh vật phân giải cellulase: 2.2.1. Vi Khuẩn [16]: Trong điều kiện hiếu khí, có rất nhiều vi khuẩn Có khả e phân hủy cellulose nhờ vào hệ enzym cellulose của chúng. Cellulase là một phức hệ enzyme thủy phân cellulose tạo ra các đường đủ nhỏ để đi qua vách tế bào vi khuẩn. Ở một số vi khuẩn, enzym oxy hóa khử và enzym phân hủy protein cũng tham gia vào quá trình trên. Một số loài vi khuẩn tiêu biểu có khả năng phân hủy cellulose trong điều kiện hiếu khí: Acetobacter xilinum, Achromabacter, Bacillus subtilis, Celvibrio fulvus, Cytophaga, Cellulomonas biazotea… 2.2.2. Niêm vi khuẩn [17]: Trong điều kiện hiếu khí, các vi sinh vật tham gia vào việc phân hủy cellulose gồm niêm vi khuẩn, một số đại diện của các vi khuẩn sinh bào tử và không sinh bào tử, xạ khuẩn, nấm. Trong số này thì các loại niêm vi khuẩn là quan trọng hơn cả. Niêm vi khuẩn phân hủy cellulose chủ yếu được tìm thấy trong các giống Cytophaga, Sporocytophaga và Soran – gium. Chúng sống trong các loại đất ít acid, trung tính và ít kiềm. Trên bề mặt các vật liệu chứa cellulose, niêm vi khuẩn phát triển trong dạng thể nhầy không có hình dạng nhất định, lan rộng, vô màu, màu vàng, da cam hoặc đỏ. Niêm vi khuẩn có thể sử dụng nguồn carbon không chỉ cellulose mà còn có cả các nguồn hydrat carbon khác như tinh bột chẳng hạn. Tuy nhiên, các loài giống Cytophaga, Sporocytophaga ưa thích cellulose hơn cả. Nitrat là nguồn nitrogen tốt đối với niêm vi khuẩn. Niêm vi khuẩn nhận được năng lượng khi oxy hóa các sản phẩm của sự phân giải cellulose thành CO 2 và H 2 O. 2.2.3. Xạ khuẩn [18]: Là nhóm vi sinh vật có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ cao phân tử như cellulose, lignin…. Có trong bã thực vật để tạo thành các hợp chất trung gian, tổng hợp các chất mùn. Xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật đơn bào, chúng phân bố rộng rãi trong tự nhiên, thậm chí trên những cơ chất mà vi khuẩn và nấm mốc không phát triển được. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh Xạ khuẩn tham gia tích cực vào các quá trình chuyển hóa nhiều hợp chất hữu cơ trong tự nhiên. Chúng sinh sản ra chất kháng sinh từ acid amin tạo thành trong qúa trình trao đổi chất của vi khuẩn quang hợp và các chất hữu cơ. Các chất kháng sinh này tiêu diệt vi khuẩn và nấm mốc gây hại. Khả năng phân giải cellulose của xạ khuẩn đã được nghiên cứu nhiều. Harmsen (1964) chia xạ khuẩn phân hủy cellulose ra lam ba nhóm A, B, C. Nhóm B và C phân hủy cellulose rất mạnh. Theo Krasilnikov (1949) thì các loài xạ khuẩn phân giải cellulose có thể xếp hạng theo mức độ phân giải từ mạnh xuống yếu như sau: + Loài 1: Act. Coelicolor, Act. Sulfureus, Act. Aureus, Act. Cellulose. + Loài 2: Act. Hydroscopicus, Act. Griseoflavus, Act. Ochroleucus, Act. Loidensis, Act. Viridans, Act. Griseolus. + Loài 3: Act. Themofuscus, Act. Xanthostromus. + Loài 4: Act. Flavochromogenes, Act. Bovis, Act. Sampsonii. 2.3.4. Nấm sợi [25]: Có nhiều loài nấm sợi có khả năng sinh ra 1 lượng lớn cellulase thuộc giống Alternaria, Trichoderma, Myrothecium, Aspergillus… Trong đó có 2 giống nấm sợi là Trichoderma và Aspergillus đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu để sản xuất cellulase. Trong đồ án thiết kế của tôi, tôi sử dụng chủng nấm mốc Aspergillus niger. Nấm sợi Aps. niger Vị trí phân loại và các đặc điểm sinh lý, sinh hóa và sinh thái. Vị trí phân loại của Asp.niger được xếp như sau: Lớp: Deuteromyces Bộ: Moniliales Họ : Moniliaceace Giống: Aspergillus Nhóm : Aspergillus niger. Khuẩn lạc Asp. niger trên môi trường Czapek geast extract agar (CYA) có dạng lông nhung, khi còn non có màu trắng, khi già có màu đen, mặt trái của peptri thường có màu vàng nhạt đến vàng sáng. Cuống sinh bào tử được sinh ra từ khuẩn ty khí sinh có chiều dài 1 -3 mm, có vách tế bào trơn bóng và trong suốt. Đỉnh cuống phình ra có dạng hình cầu được gọi là bọng, có đường kính từ 50 -75 µm, sinh ra 2 lớp thể bình, lớp thứ nhất hình tam giác Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân [...]... trầm trọng Nhà máy tinh bột sắn Quảng Nam với công suất thiết kế 60 tấn tinh bột sắn/ ngày sẽ thải ra môi trường một lượng vỏ lụa sắn rất lớn Lượng chất thải này vừa gây mùi hôi thối vừa làm ô nhiếm nguồn nước, gây ảnh hưởng đến cuộc sống cũng như sức khỏe cho 287 hộ, 1235 nhân khẩu ở đây Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày... 100 (kg/ngày) 4.2.3 Dây chuyền sản xuất bột vỏ sắn: 4.2.3.1 Nghiền, định lượng: Tỉ lệ hao hụt 3% Lượng vỏ sắn trước công đoạn nghiền, định lượng: 31460,240 × 100 = 32433,237 (kg/ngày) 100 − 3 Lượng hao hụt: 32433,237 × 3 = 972,997 (kg/ngày) 100 4.2.3.2 Phân loại, làm sạch Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày SVTH: Nguyễn... endoglucanase từ Asp.niger Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh 2.2.4 Thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật cellulase [15]: 2.2.4.1 Nguồn carbon: Theo lý thuyết sinh tổng hợp của enzym cảm ứng, trong môi trường nuôi cấy vi sinh vật sinh cellulase nhất thiết. .. nghệ: Trong công nghiệp sản xuất enzyme hiện nay có hai phương pháp: phương pháp nuôi cấy bề mặt và phương pháp nuôi cấy chìm So sánh hai phương pháp ta thấy phương pháp nuôi cấy bề mặt có những ưu điểm sau: - Nuôi bề mặt rất dễ thực hiện, qui trình công nghệ không phức tạp - Lượng enzyme được tạo thành từ nuôi cấy bề mặt thường cao hơn rất nhiều so với nuôi cấy chìm - Chế phẩm enzyme thô sau khi thu... ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng enzyme thành phẩm - Cách tiến hành: Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh Sau khi kết thúc quá trình gieo giống, canh trường nấm mốc được gàu tải chuyển lên bunke trung gian Từ bunke này canh trường... được đưa vào thiết bị sấy phun 3.2.13 Sấy phun: - Mục đích: của giai đoạn này là tạo sản phẩm enzyme kỹ thuật dạng bột để tiện cho quá trình bảo quản và vận chuyển - Cách thực hiện: Dịch enzyme sau khi cô đặc được đưa vào thiết bị sấy phun với nhiệt độ đầu vào là 1200C và đầu ra là 600C Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày... trường vào thiết bị 0,5 Nuôi cấy 0,5 Thu nhận chế phẩm 0,5 Dây chuyền gia công bột vỏ sắn Phân loại, làm sạch 3 Nghiền, định lượng 3 Dây chuyền gia công bột ngô Nghiền, định lượng 3 Dây chuyền gia công trấu Làm sạch, định lượng 2 Khoáng chất Định lượng 0,05 Dây chuyền sản xuất chế phẩm thô Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày... vitamin, enzyme, khoảng 0,3% ÷ 0,5% nhựa sắn và một lượng nhỏ glucoxianogenic Hàm lượng tinh bột trong lớp thịt sắn phân bố không đều, lớp thịt càng gần vỏ thịt thì hàm lượng tinh bột càng cao Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh + Lõi sắn nằm dọc... dây chuyền công nghệ như sau: Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân Đồ Án Tốt Nghiệp Ngô Nghiền, định lượng GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh Vỏ sắn khô Trấu Phân loại, làm sạch Làm sạch, định lượng Nghiền, định lượng Nước Giống Aspergillus niger Nhân giống sản xuất Phối trộn W:60% Định lượng Thanh... trùng khay Phân phối vào khay nuôi Nuôi cấy 28 – 320C Thu nhận chế phẩm (W: 60%) enzyme Sấy băng tải Ws=10% Nghiền (W: 60%) Bã Nghiền Nước Cô đặc Bao gói Sản phẩm thô Trích ly Sấy phun 1200C Sản phẩm enzyme kỹ thuật Bao gói Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme Cellulase từ vỏ lụa sắn theo phương pháp bề mặt năng suất 18000kg/ngày SVTH: Nguyễn Thị Thúy Nhân Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: ThS Nguyễn . nghiệm của quân đội Mỹ ở Natik và trường đại học Rutgers lần đầu tiên sử dụng chủng T.viride QM 6 hoang dại để sản xuất enzym cellulase. Sau đó gây đột biến và chọn lọc được biến chủng QM9414 có