Báo cáo Hệ thống kênh dẫn nguội

Cùng nắm kiến thức trong bài báo cáo Hệ thống kênh dẫn nguội thông qua việc tìm hiểu các nội dung các mục sau: dòng chảy nhựa trong kênh dẫn, hệ thống kênh dẫn nguội, kết luận, tài liệu tham khảo. Mời các bạn cùng tham khảo.

ĐACN 2 GVHD: TS. Đặng Đức Long Mục lục Mục lục 1 Lời mở đầu 4 Chương 1 5 Tổng quan tài liệu 5 1.1. Giới thiệu về enzyme amylase 5 1.1.1. Enzyme amylase: 5 1.1.1.1. α-amylase (1) 5 1.1.1.2. β- amylase: 6 1.1.1.3. γ- amylase (glucoamylase): 7 1.1.1.4. Oligo-1,6- glucosidase: 8 1.1.1.5. α - dextrin-6-glucosidase (pullulanase): 9 1.1.1.6. α – glucosidase hay maltase: 9 1.1.2. Ứng dụng (2) 10 1.1.2.1. Trong công nghiệp sản xuất rượu bia: 10 1.1.2.2. Trong sản xuất bánh mỳ 10 1.1.2.3. Trong chế biến thức ăn gia súc 11 1.1.2.4. Trong công nghiệp dệt 11 1.1.2.5. Trong y học 11 1.2. Tổng quan về nấm mốc Asp.niger và phương pháp lên men bề mặt 11 1.2.1. Asp.niger [3] 11 1.2.1.1. Lịch sử phát hiện 12 1.2.1.2. Đặc điểm hình thái: 12 1.2.1.3. Đặc điểm sinh học: 13 1.2.1.4. Đặc điểm sinh hóa: 13 1.3. Nguồn dinh dưỡng của Asp.niger 14 1.3.1. Nguồn thức ăn Carbon: 14 1.3.2. Nguồn thức ăn Nitơ: 16 1.3.3. Nguồn thức ăn khoáng: 16 SVTH: Trang 1 ĐACN 2 GVHD: TS. Đặng Đức Long Chương 2 17 Chọn và thuyết minh dây chuyền thiết bị 17 2.1. Chọn dây chuyền công nghệ 17 2.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ 18 2.3.1. Nguyên liệu 18 2.3.1.1. Nguyên liệu cám gạo 18 2.3.1.2. Nguyên liệu trấu 18 2.3.1.3. Nguyên liệu bã đậu nành 18 2.3.2. Phối trộn 18 2.3.3. Thanh trùng 18 2.3.4. Làm nguội 18 2.3.5. Nhân giống sản xuất 19 2.3.6. Gieo giống 19 2.3.7. Trộn đều giống và môi trường dinh dưỡng 20 2.3.8. Lên men 20 2.3.9. Nghiền mịn 21 2.3.10. Trích ly và lọc 22 2.3.11. Cô đặc chân không 22 2.3.12. Đóng gói 22 Chương 3 23 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 23 3.1. Kế hoạch sản xuất của phân xưởng 23 3.2. Cân bằng vật chất 24 3.2.1. Bao gói 24 3.2.2. Cô đặc chân không 25 3.2.3. Lọc 25 3.2.4. Trích ly 26 3.2.5. Nghiền mịn 27 3.2.6. Làm nguội 27 3.2.7. Thanh trùng 27 3.2.8. Phối trộn 27 3.2.9. Lượng nguyên liệu ban đầu 28 SVTH: Trang 2 ĐACN 2 GVHD: TS. Đặng Đức Long 3.3. Tổng kết 29 Chương 4: tính và chọn thiết bị 30 4.1. Gàu tải cám gạo lên bunke [ Tr54, 8] 30 4.2. Bunke chứa cám gạo 33 4.3. Vít tải vận chuyển cám gạo đến chân máy sàng [8, Tr 56] 34 4.4. Máy sàng 35 4.5. Vít tải vận chuyển cám gạo đến máy trộn 36 4.6. Gàu tải bã đậu nành lên bunke 36 4.7. Bunke chứa bã đậu nành 37 4.8. Máy nghiền bã đậu nành (9) 37 4.9. Vít tải vận chuyển bã đậu nành đến máy trộn 38 4.10. Gàu tải trấu lên bunke 38 4.11. Bunke chứa trấu 38 4.12. Vít tải vận chuyển trấu đến máy trộn 39 4.13. Thùng chứa nước cho phối trộn 39 4.14. Máy trộn môi trường dinh dưỡng 39 4.15. Gàu tải nguyên liệu từ máy trộn đến thiết bị thanh trùng 40 4.16. Thiết bị thanh trùng 41 4.17. Băng tải làm nguội 42 4.18. Máy trộn để trộn đều giống 43 4.19. Thiết bị nuôi cấy 43 4.20. Gàu tải canh trường lên bunke 45 4.21. Máy nghiền trục đứng [9] 45 4.22. Bunke chứa canh trường nấm mốc 45 4.23. Vít tải vận chuyển từ bunke chứa canh trường đến máy nghiền 46 4.24. Gàu tải canh trường sau nghiền lên máy trích ly 46 4.25. Thiết bị trích ly 47 4.26. Tính thùng chứa nước dùng trong trích ly 47 4.27. Chọn bơm để bơm nước vào thiết bị trích ly 48 4.28. Chọn bơm để bơm dịch chiết từ thiết bị ly tâm sang máy lọc 48 4.29. Máy lọc 49 4.30. Thiết bị cô đặc chân không (10) 50 4.31. Thiết bị bao gói sản phẩm 50 SVTH: Trang 3 ĐACN 2 GVHD: TS. Đặng Đức Long 4.32. Tổng kết 51 Lời mở đầu Công nghệ sinh học là nền tảng của nên kinh tế tri thức, thu hút nhiều nhà khoa học tập trung nghiên cứu trong nhiều lĩnh vực như: công nghệ tế bào, công nghệ enzyme và protein, công nghệ vi sinh vật, công nghệ lên men, công nghệ môi trường, … Ngành công nghệ enzyme được phát triển mạnh từ những năm 1960, nhờ ứng dụng công nghệ lên men vi sinh vật và gần đây hơn là nhờ thành tựu của công nghệ di truyền. Ngày nay, việc khai thác và sử dụng enzyme không còn là quá trình thủ công, mang tính chất truyền thống mà đã phát triển thành một ngành công nghiệp với những kỹ thuật hoàn chỉnh và đem lại lợi nhuận không nhỏ. Năm 1980, chế phẩm amylase được sản xuất được sản xuất đến 320 tấn. Năm 1984- 1990, người ta đã tiêu tốn 15-20 triệu USD cho nhu cầu sử dụng enzyme này. (2) Nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, rất thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật. Đó là lợi thế giúp cho ngành công nghiệp sản xuất enzyme phát triển mạnh mẽ. Chế phẩm enzyme amylase của nấm mốc có vai trò đặc biệt quan trọng đối với rượu cồn, thực phẩm lên men, công nghiệp dệt, sản xuất thức ăn gia súc và cả trong y học. Chính vì vậy tôi chọn đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme amylase từ vi sinh vật Asp.nigerbằng phương pháp lên men bề mặt, công suất 5000 tấn/năm vớiđộ đậm đặc tăng gấp 10 lần so với sản phẩm lên men thô. SVTH: Trang 4 ĐACN 2 GVHD: TS. Đặng Đức Long Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu về enzyme amylase 1.1.1. Enzyme amylase: Amylase là một hệ enzyme rất phổ biến trong giới sinh vật, xúc tác thủy phân tinh bột thành đường. Enzyme amylase được ứng dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp, y tế và nhiều lĩnh vực khác đặc biệt là công nghệ thực phẩm. Dựa theo tính chất và cách thức tác dụng lên tinh bột có thể chia amylase thành các loại sau: 1.1.1.1. α-amylase (1) α-amylase là một enzyme có phân tử lượng thấp, nằm trong khoảng từ 50.000 đến 60.000 Dal. Hình 1.1. Cấu trúc không gian của α-amylase α-amylase từ các nguồn khác nhau có rất nhiều điểm giống nhau. α-amylase có khả năng phân cắt các liên kết α-1,4-glucoside nằm ở phía bên trong phân tử cơ SVTH: Trang 5 ĐACN 2 GVHD: TS. Đặng Đức Long chất một cách ngẫu nhiên, không theo một trật tự nào. α-amylase không chỉ thủy phân hồ tinh bột mà nó còn thủy phân cả hạt tinh bột nguyên, song với tốc độ rất chậm. Khả năng dextrin hóa cao của α-amylase là tính chất đặc trưng của nó. Dưới tác dụng của α-amylase tinh bột có thể chuyển thành maltose, glucose hoặc 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. Một số tính chất của enzyme amylase: ♦ pH tối thích cho enzyme α-amylase từ nấm sợi là 4.0-4.8. Đặc biệt enzyme α-amylase từ Asp.nigercó thể chịu được pH=2.5-2.8. ♦ Nhiệt độ tối thích cho các 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. Nhiệt độ tối thích của nó là 50ºC và bị vô hoạt ở 70ºC (Kozmina, 1991). ♦ α-amylase của nấm sợi không tấn công liên kết α-1,6- glucosidase của amylopectin nên khi thủy phân nó sẽ tạo thành các dextrin tới hạn phân nhánh. 1.1.1.2. β- amylase: SVTH: Trang 6 ĐACN 2 GVHD: TS. Đặng Đức Long Hình 1.2. Cấu trúc phân tử β-amylase β- amylase hiện diện phổ biến ở thực vật, đặc biệt là hạt nảy mầm. β- amylase xúc tác sự thủy phân các liên kết α- 1,4- glucan trong tinh bột, glucogen và polysaccharide, phân cắt từng nhóm maltose từ đầu không khử của mạch. Maltose có cấu hình β vì thế enzyme này được gọi là enzyme β- amylase. Tác dụng của β- amylase lên hồ tinh bột có thể biểu diễn bằng sơ đồ sau: Tinh bột >maltose (54-58%) + β- dextrin (42-46%) β- amylase là một abumin, trung tâm xác tác chứa nhóm –SH, nhóm X- COOH và vòng imidazol của các gốc histindine. β- amylase không bền khi có Ca2+. β- amylase bị kìm hãm bởi Cu2+, Hg2+ , urea, iodine, ozon,… β- amylase chịu nhiệt kém hơn α-amylase nhưng bền với acid. Nhiệt độ tối thích của β- amylase là 55ºC, nó bị bất hoạt ở 70ºC. pH tối thích 5.1-5.5. 1.1.1.3. γ- amylase (glucoamylase): Hình 1.3. Cấu trúc phân tử glucoamylase SVTH: Trang 7 ĐACN 2 GVHD: TS. Đặng Đức Long γ- amylase chủ yếu được tạo ra bởi các vi sinh vật. Đặc biệt là kiểu nấm mốc Aspergillus, Penicillum, Rhizopus. γ- amylase từ phân tử nấm mốc là các protein có khối lượng phân tử dao động rất lớn từ 27.000 đến 112.000Dal. γ- amylase có thể giải phóng ra β-D-glucose bằng cách thủy phân lặp lại nhiều lần các liên kết α-1,4 của mạch α-glucan từ đầu không khử, chúng cũng thủy phân được các liên kết α-1,5 và α-1,3 nhưng rất chậm. γ- amylase có thủy phân hoàn toàn tinh bột, glucogen, amylopectin, dextrin, panose, isomaltose và maltose thành glucose mà không cần có sự tham gia của các enzyme khác. γ- amylase thủy phân các polysaccharide có phân tử lớn nhanh hơn so với các phân tử nhỏ. Đa số các γ-amylase có hoạt lực cao nhất ở vùng có pH 3.5-5.5 và nhiệt độ 50ºC. Nó bền với acid hơn α-amylase nhưng kém bền hơn trong rượu, acetone. 1.1.1.4. Oligo-1,6- glucosidase: Hình 1.4. Cấu trúc oligo-1,6-glucosidase Enzyme này có thể thủy phân liên kết α-1,6- glucoside trong isomaltose, panose và các dextrin tới hạn thành đường có thể lên men được. SVTH: Trang 8 ĐACN 2 GVHD: TS. Đặng Đức Long Oligo 1,6-glucosidase có nhiều trong các vi sinh vật đồng thời cũng có nhiều trong các hạt nảy mầm. Nhiệt độ tối thích cho enzyme này là 40ºC và pH tối thích là 5.1. 1.1.1.5. α - dextrin-6-glucosidase (pullulanase): Enzyme này có thể thủy phân các liên kết α-1,6 của tinh bột, glucogen, pululan và các dextrin tới hạn và có thể chuyển hóa các cơ chất này đên đường lên men được. Pullulanase phân giải các liên kết α-1,6 glucoside bị bao quanh tứ phía bởi các liên kết α-1,4. Nó còn có khả năng thủy phân những dextrin phân tử thấp chỉ gồm 2 gốc maltose nối với nhau bằng liên kết α-1,6 glucoside. Tác dụng đồng thời của α-amylase và pullulanase làm nó bị thủy phân hoàn toàn. Hình 1.5. Cấu trúc pullulanase 1.1.1.6. α – glucosidase hay maltase: Nhiều loại nấm sợi sản sinh enzyme này. Giống như glucomylase, nó thủy phân maltose thành glucose nhưng không thủy phân tinh bột. Maltase và glucozyltranferase là một enzyme đồng nhất vừa có khả năng thủy phân liên kết α- SVTH: Trang 9 ĐACN 2 GVHD: TS. Đặng Đức Long 1,4 trong các glucopiranoside vừa có khả năng chuyển các gốc glucoside sang đường và rượu. 1.1.2. Ứng dụng (2) 1.1.2.1. Trong công nghiệp sản xuất rượu bia: Trong công nghệ sản xuất bia truyền thống, các nước phương Tây chủ yếu sử dụng amylase từ malt để thủy phân tinh bột ở giai đoạn đường hóa. Như vậy cần rất nhiều mầm đại mạch để sản xuất bia ở quy mô lớn, dẫn đến chi phí cao cho sản xuất và giá thành sản phẩm. Để khắc phục điều này, các nhà sản xuất sử dụng chế phẩm enzyme amylase thay thế một phần malt. Nhờ vậy, giá thành của sản phẩm được giảm trong khi đó sản phẩm vẫn giữ được đặc trưng của bia. Trong công nghiệp sản xuất rượu từ nguồn nguyên liệu tinh bột, mỗi nước sử dụng một nguồn nguyên liệu khác nhau. Ở Mỹ, người ta sử dụng nguyên liệu từ bột ngô để sản xuất cồn, còn ở Brazin lại sử dụng khoai mỳ, ở nước ta và một số nước khác sử thì sử dụng gạo. Trong giai đoạn đường hóa người ta bắt buộc phải sử dụng enzyme amylase. Người Nhật đã biết sử dụng enzyme của nấm mốc trong quá trính đường hóa để sản xuất rượu sake cách đây hơn 1700 năm. Ở Mỹ, mãi đến thế kỷ XIX khi người Nhật đưa nấm mốc Aspergillus sang mới biết sử dụng enzyme này thay cho amylase của malt trong sản xuất bia. Nhờ sự du nhập này mà người Mỹ đã tiết kiệm được chi phí khổng lồ cho công nghiệp sản xuất rượu, bia. 1.1.2.2. Trong sản xuất bánh mỳ Đây là ngành tiêu thụ một lượng lớn tinh bột và enzyme thủy phân tinh bột. Amylase được thêm vào trong hỗn hợp bột để phân giải tinh bột thành các dextrin ngắn hơn và những dextrin này sẽ được lên men. Sự thêm malt và amylase vào hỗn hợp bột làm tăng thể tích và cải thiện kết cấu sản phẩm nướng. Từ lúc bắt đầu, amylase được thêm vào trong suốt quá trình chuẩn bị bột nhão để sinh ra những hỗn hợp lên men. Bên cạnh việc sinh ra hỗn hợp lên men, amylase cũng có tác dụng chống ôi trong việc nướng bánh mỳ và duy trì độ mềm mịn cho sản phẩm nướng (Olesen, 1991). SVTH: Trang 10 [...]... (kg/m3) Kz : Hệ số chất đầy gàu (đối với các nguyên liệu dạng hạt nhỏ Kz = 0,85 ÷ 0,95); L : Bước gàu Công suất truyền động của tang dẫn: N= QHg 1000η (4.2) Trong đó: g: Gia tốc rơi tự do, chọn g = 9,81 m/s2 η: Hệ số hữu dụng, chọn η = 0,8 SVTH: Trang 31 ĐACN 2 GVHD: TS Đặng Đức Long Hình 4.1 Gàu tải 1.Bộ phận kéo; 2 Gàu; 3 Vỏ gàu; 4 Tang căng; 5 Miệng nạp liệu; 6 Guốc hãm; 7 Ống tháo liệu; 8 Đầu dẫn động;... của trục vít (vòng /phút), chọn n=2 (vòng/s) KZ SVTH: : Hệ số đầy máng, chọn KZ=0,32 Trang 34 ĐACN 2 KB GVHD: TS Đặng Đức Long : Hệ số phụ thuộc bước vít và đường kính trục vít, chọn KB=1 Ky : Hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng vít tải, chọn Ky=0,8 Năng suất vít tải (tấn/h): Q = 0,047.0,2 3.2.60.670.0,32.0,75.0,8 = 5,8 (tấn/h) Hình 4.3 Vít tải 1 .Dẫn động điện; 2 Ổ đầu mút; 3 Cửa quan sát; 4 ổ giữa; 5... dây chuyền công nghệ Bã đậu nành Nghiền mịn, định lượng Cám gạo Trấu Làm sạch, định lượng Phối trộn Giống gốc Làm sạch, định lượng Nước Hoạt hóa giống Thanh trùng (140oC) Nhân giống sản xuất Làm nguội Lên men Khay Thanh trùng khay Nghiền mịn Nước Trích ly Lọc Bã Cô đặc chân không Bao gói Chế phẩm enzyme thô SVTH: Trang 17 ĐACN 2 GVHD: TS Đặng Đức Long 2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 2.3.1 Nguyên... suất hơi 1÷ 1.5atm, nhiệt độ 140˚C thời gian 45-50 phút 2.3.4 Làm nguội Mục đích: Hạ nhiệt độ của nguyên liệu để nấm men có thể sinh trưởng và phát triển thuận lợi SVTH: Trang 18 ĐACN 2 GVHD: TS Đặng Đức Long Tiến hành: Sau khi hấp thanh trùng, môi trường được chuyển qua băng tải làm nguội đến nhiệt độ khoảng 38÷ 40˚C Thời gian làm nguội phải ngắn để hạn chế sự nhiễm VSV 2.3.5 Nhân giống sản xuất Giống... giống trên máy lắc Cũng môi trường trên mốc giống được nuôi trong bình tam giác 1 lít và được đặt trên máy lắc Từ môi trường sản xuất sau khi làm nguội kết thúc, trích ra 10% chuyển qua phòng nhân giống để nhân giống sản xuất 2.3.6 Gieo giống Sau khi làm nguội môi trường đến nhiệt độ 35 oC ÷ 40oC ta tiến hành gieo giống, tỷ lệ gieo giống là 10% Sau đó trộn đều môi trường dinh dưỡng và giống SVTH: Trang... côn, có thể tích chứa đủ lượng nguyên liệu dùng trong 1 ngày Thiết bị được làm bằng thép, có góc ở đáy 60º, hệ số chứa đầy là 0,9 Hình 4.2 Bunke Thể tích bunke chứa: VB = VT + V N = m 0,9 × ρ Trong đó VT ,VN : Là thể tích phần trụ và phần đáy, m3 ρ 0,9 : Khối lượng riêng của nguyên liệu, Kg : Hệ số chứa đầy Thể tích hình nón cụt là  D2 d × D d 2  1 V N = × 3,14 × h ×  + +  3 4 4   4 SVTH: Trang... 3.2.5 Nghiền mịn Tỷ lệ hao hụt: 2% Lượng hỗn hợp trước khi nghiền mịn: 88186,3 × 100 = 89986,0 (kg/ngày) 100 − 2 89986,0 × 2 = 1799,7 (kg/ngày) 100 Lượng hao hụt: 3.2.6 Làm nguội Tỷ lệ hao hụt:0.1% Lượng nguyên liệu trước khi làm nguội: 89986,0 × 100 = 90076,1 (kg/ngày) 100 − 0.1 Lượng hao hụt: 90076,1× 0 1 = 90,1 (kg/ngày) 100 3.2.7 Thanh trùng Tỷ lệ hao hụt: 0.5% Lượng nguyên liệu trước khi thanh... nước cần cho phối trộn: 51833,7 × 1000 = 51937,6 (lit/ngày) 998 3.3 Tổng kết Bảng 3.4: Bảng tổng kết: ĐV: kg/ngày Công đoạn Năng suất Lượng hao hụt Phối trộn 91443,1 914,4 Thanh trùng 90528,7 452,6 Làm nguội 90076,1 90,1 Nghiền mịn 89986,0 1799,7 Trích ly 88186,7 1816,6 Lọc 333349,9 2333,5 SVTH: Trang 29 ĐACN 2 GVHD: TS Đặng Đức Long Cô đặc chân không 326682,9 6533,7 Bao gói 14940,3 14,9 Bảng 3.5: Nhu... thường chứa khoảng 5% tinh bột và các tạp chất khác Do đó, để làm mềm vải và tang khả năng nhúng nước, người ta dung enzyme từ vi khuẩn hay nấm mốc Phương pháp dung enzyme không làm tổn hại vải, độ mao dẫn tốt, đảm bảo vệ sinh 1.1.2.5 Trong y học Amylase cùng các enzyme khác được dùng trong y học để làm thuốc chữa một số bệnh do thiếu enzyme, kém khả năng chuyển hóa vật chất, bệnh về tiêu hóa, thần kinh,…... hữu dụng, chọn η = 0,8 SVTH: Trang 31 ĐACN 2 GVHD: TS Đặng Đức Long Hình 4.1 Gàu tải 1.Bộ phận kéo; 2 Gàu; 3 Vỏ gàu; 4 Tang căng; 5 Miệng nạp liệu; 6 Guốc hãm; 7 Ống tháo liệu; 8 Đầu dẫn động; 9 Tang dẫn động Kích thước là: 500 × 700 × 7000; mm Lượng cám cần vận chuyển là 22135,7 Kg/ngày Mật độ xếp cám 670 Kg/m3 = 0,67 tấn/m3 Vận tốc của bộ phận kéo, chọn v = 0,2 m/s Thay vào (4.1) ta được năng suất