Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô bằng phương pháp lên men trichoderma trên môi trường rắn xốp từ vỏ sắn

Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô bằng phương pháp lên men trichoderma trên môi trường rắn xốp từ vỏ sắn LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Cơ chế thuỷ phân cellulose của enzyme cellulase Giới thiệu về nấm mốc Trichoderma reesei CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN công nghệ nhà máy sản xuất enzyme cellulase TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT nhà máy sản xuất enzyme cellulase TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ nhà máy sản xuất enzyme cellulase TÍNH CƠ CẤU TỔ CHỨC nhà máy sản xuất enzyme cellulase TÍNH XÂY DỰNG nhà máy sản xuất enzyme cellulase TÍNH HƠI – NƯỚC NĂNG LƯỢNG nhà máy sản xuất enzyme cellulase KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG

Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH VẼ ix LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Sự cần thiết phải đầu tư: 1.2 Đặc điểm tự nhiên: 1.3 Nguồn cung cấp nguyên liệu: 1.4 Hợp tác hoá: 1.5 Nguồn cung cấp điện: 1.6 Nguồn cung cấp hơi: 1.7 Nguồn cung cấp nước vấn đề xử lý nước thải: .3 CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan enzyme cellulase: 2.1.1 Định nghĩa emzyme cellulase: 2.1.2 Phân loại: 2.1.3 Cơ chế thuỷ phân cellulose enzyme cellulase: 2.1.4 Ứng dụng enzyme cellulase: .6 2.2 Tổng quan vỏ sắn: 2.2.1 Cấu tạo củ sắn: 2.2.2 Tình hình sắn: .9 2.3 Giới thiệu nấm mốc Trichoderma reesei: .10 2.3.1 Lịch sử phát hiện: 10 2.3.2 Hình thái nấm Trichoderma : 11 2.3.3 Đặc điểm sinh trưởng: .11 2.3.4 Thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật sản xuất enzyme cellulase: 12 2.3.5 Ứng dụng: .13 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase SVTH: Dương Thị Nhật Linh – Lớp 10SH Đồ án tốt nghiệp 2.4 Tình hình sản xuất enzyme cellulose Việt Nam giới .14 2.4.1 Tình hình sản xuất enzyme cellulase Việt Nam 14 2.4.2 Tình hình sản xuất enzyme cellulase giới: 14 CHƯƠNG CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN 15 CÔNG NGHỆ 15 3.1 Chọn dây chuyền công nghệ: 15 3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 17 3.2.1 Nguyên liệu 17 3.2.2 Phối trộn: 17 3.2.3 Tiệt trùng: 18 3.2.4 Làm nguội: 18 3.2.5 Nhân giống sản xuất: .18 3.2.6 Gieo giống: 19 3.2.7 Lên men: 19 3.2.8 Thu nhận chế phẩm: 21 3.2.9 Nghiền: 21 3.2.10 Trích ly: 21 3.2.11 Cô đặc chân không: .21 3.2.12 Sấy chân không: 21 3.2.13 Thành phẩm: 22 CHƯƠNG TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 23 4.1 Kế hoạch sản xuất nhà máy 23 4.2 Cân vật chất: .24 4.2.1 Dây chuyền sản xuất chế phẩm : .24 4.2.2 Dây chuyền sản xuất vỏ sắn: 30 4.2.3 Dây chuyền sản xuất cám gạo: 31 4.2.4 Dây chuyền gia công trấu: .31 4.2.5 Khoáng chất: 31 4.2.6 Lượng nước cần dùng cho dây chuyền: 32 4.2.7 Môi trường nhân giống: 34 4.3 Tổng kết: 35 CHƯƠNG TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 36 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase SVTH: Dương Thị Nhật Linh – Lớp 10SH Đồ án tốt nghiệp 5.1 Cách chọn tính tốn: .36 5.1.1 Chọn thiết bị: 36 5.1.2 Tính tốn thiết bị: 36 5.2 Máy phân loại vỏ lụa sắn: 36 5.3 Máy nghiền để gia công vỏ sắn: 37 5.4 Máy trộn: 38 5.5 Thiết bị tiệt trùng: 39 5.6 Thiết bị nuôi cấy: 41 5.7 Máy nghiền : .42 5.8.Thiết bị trích ly: 43 5.9 Thiết bị cô đặc: 45 5.10 Thiết bị sấy chân không: 46 5.11 Chọn thiết bị bao gói sản phẩm .48 5.12 Chọn thiết bị lọc vô trùng khơng khí: 48 5.13 Chọn thiết bị điều hồ khơng khí: 50 5.14 Chọn thiết bị làm khơng khí thải: 50 5.15 Thiết bị rửa tiệt trùng khay: 50 5.16 Thiết bị vận chuyển: 51 5.16.1 Gàu tải: 51 5.16.2 Vít tải: 53 5.16.3 Băng tải 54 5.16.4 Chọn bơm: .55 5.17 Tính bunke: .56 5.17.1 Bunke chứa trấu: 57 5.17.2 Bunke chứa cám gạo: 57 5.17.3 Bunke chứa sắn: 58 5.17.4 Bunke chứa canh trường nấm mốc sau thu nhận: 58 5.17.5 Bunke chứa canh trường enzyme sau nghiền: 59 5.17.6 Bunke chứa enzyme sau trích ly: .60 5.17.7 Bunke chứa enzyme kỹ thuật: .60 5.17.8 Bunke dự trữ cho q trình phân phối mơi trường vào khay: 61 5.18 Tính thùng chứa: .62 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase SVTH: Dương Thị Nhật Linh – Lớp 10SH Đồ án tốt nghiệp 5.18.1 Thùng chứa nước: 62 5.18.2 Thùng chứa bã canh trường khơng chứa enzyme sau trích ly: 63 5.18.3.Thùng nhân giống: 63 5.19 Tổng kết thiết bị lựa chọn: 64 CHƯƠNG TÍNH CƠ CẤU TỔ CHỨC 66 6.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy: 66 6.2 Chế độ làm việc nhà máy 66 6.3 Tính nhân lực 66 6.3.1 Nhân lực làm việc theo hành 67 6.3.2 Nhân lực làm việc theo ca: 67 CHƯƠNG TÍNH XÂY DỰNG .68 7.1 Đặc điểm khu đất xây dựng nhà máy: 68 7.1.1 Địa hình: 68 7.1.2 Địa chất: 68 7.1.3 Vệ sinh công nghiệp: .68 7.2 Các cơng trình xây dựng: 68 7.2.1 Phân xưởng sản xuất chính: .68 7.2.2 Kho chứa nguyên vật liệu: .68 7.2.3 Kho thành phẩm: .68 7.2.4 Phòng nhân giống: 69 7.2.5 Phòng ni mốc: 69 7.2.6 Phòng điều hòa: .69 7.2.7 Phòng KCS: .69 7.2.8 Phòng vật tư thiết bị: .69 7.2.9 Phòng kỹ thuật: .69 7.2.10 Trạm biến áp: 69 7.2.11 Trạm bơm: .70 7.2.12 Nhà hành phục vụ khác: 70 7.2.13 Phân xưởng điện cơ: 70 7.2.14 Nhà để xe ôtô: .70 7.2.15 Nhà để xe môtô cho cán công nhân viên: 70 7.2.16 Nhà ăn: 70 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase SVTH: Dương Thị Nhật Linh – Lớp 10SH Đồ án tốt nghiệp 7.2.17 Nhà vệ sinh: 70 7.2.18 Đài chứa nước: .71 7.2.19 Bể chứa nước ngầm: 71 7.2.20 Bể xử lý nước thải: 71 7.2.21 Bể xử lý chất thải rắn: 72 7.2.22 Nhà bảo vệ: 72 7.2.23 Máy phát điện: .72 7.2.24 Phân xưởng lò hơi: 72 CHƯƠNG TÍNH HƠI – NƯỚC 75 8.1 Công đoạn tiệt trùng: 75 8.1.1 Giai đoạn nâng nhiệt: 75 8.1.2 Giai đoạn giữ nhiệt: 77 8.1.3 Công đoạn tiệt trùng khay: 79 8.1.4 Tổng lượng dùng nhà máy: 79 8.2 Lượng nước cần dùng cho nhà máy: .81 8.3 Tính chi phí nhiên liệu: .81 8.3.1 Dầu FO: 81 8.3.2 Dầu DO: 82 8.3.3 Dầu nhờn: 82 8.3.4 Mỡ bôi trơn: 82 CHƯƠNG KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 83 9.1 Kiểm tra nguyên liệu: 83 9.1.1 Vỏ sắn: 83 9.1.2 Cám gạo: 83 9.1.3 Nguồn muối vô cơ: 83 9.1.4 Nước: .83 9.2 Kiểm tra công đoạn sản xuất: .85 9.2.1 Công đoạn làm nghiền: .85 9.2.2 Kiểm tra trình lên men: .85 9.3 Kiểm tra chất lượng bán thành phẩm: .85 9.4 Kiểm tra chất lượng sản phẩm: 85 9.4.1 Nguyên tắc chung phương pháp xác định hoạt độ enzyme: .85 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase SVTH: Dương Thị Nhật Linh – Lớp 10SH Đồ án tốt nghiệp 9.4.2 Các phương pháp xác định hoạt độ enzyme: 86 9.4.3 Một số lưu ý xác định hoạt độ hay thực phản ứng enzyme:.87 CHƯƠNG 10 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG 89 10.1 An tồn lao động: 89 10.1.1 Các biện pháp dự phòng an tồn: 89 10.1.2 An toàn vận hành sản xuất chất sinh học: 90 10.1.3 Các trạm khí nén: 90 10.1.4 Các máy lọc để làm thu hồi khí, bụi: 90 10.1.5 Máy nghiền, sấy: 90 10.1.6 Các biện pháp an toàn sử dụng cấu vận chuyển: 91 10.1.7 Kỹ thuật an tồn ni cấy vi sinh vật môi trường rắn: 91 10.2 Bảo vệ môi trường: 91 10.2.1 Làm khơng khí: .92 10.2.2 Làm nước thải: 92 KẾT LUẬN 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase SVTH: Dương Thị Nhật Linh – Lớp 10SH Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng Tên bảng vẽ Bảng 2.1 Một số tiêu hoá học vỏ lụa sắn Bảng 3.1 Thành phần môi trường thạch czapek 19 Bảng 4.1 Biểu đồ sản xuất năm nhà máy 23 Bảng 4.2 Bảng tỉ lệ hao hụt qua công đoạn 23 Bảng 5.1 Bảng tổng kết thông số máy phân loại vỏ sắn 37 Bảng 5.2 Bảng tổng kết thông số máy nghiền băm cắt 38 Bảng 5.3 Bảng tổng kết thông số máy trộn 39 Bảng 5.4 Bảng tổng kết thông số thiết bị tiệt trùng dạng đứng 41 Bảng 5.5 Bảng 5.6 Bảng tổng kết thông số thiết bị nuôi cấy Bảng tổng kết thông số thiết bị máy nghiền búa 42 43 Bảng 5.7 Bảng tổng kết thơng số thiết bị trích ly 45 Bảng 5.8 Bảng tổng kết thông kết thông số thiết bị cô đặc 46 Bảng 5.9 Bảng tổng kết thông số thiết bị đóng gói 48 Bảng 5.10 Bảng tổng kết thơng số tổ hợp tự động để lọc khơng khí 49 Bảng 5.11 Bảng tổng kết thông số thiết bị điều hòa khơng khí 50 Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng tổng kết thông số thiết bị làm không khí thải Bảng tổng kết thơng số hệ thống rửa tiệt trùng khay Bảng tổng kết thông số thiết bị bơm Bảng tổng kết thiết bị Nhân lực làm việc theo hành 50 51 56 65 67 Bảng 6.2 Bảng 7.1 Nhân lực làm việc theo ca Bảng tổng kết hạng mục xây dựng 67 73 Bảng 8.1 Bảng tổng kết lượng dùng nhà máy 80 5.12 5.13 5.14 5.15 6.1 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase SVTH: Dương Thị Nhật Linh – Lớp 10SH Trang Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH VẼ Hình vẽ Hình 2.1 Tên hình vẽ Cơ chế thuỷ phân cellulose enzyme cellulase Hình 2.2 Hình 5.1 Hình 5.2 Hình 5.3 Hình 5.4 Hình 5.5 Hình 5.6 Hình 5.7 Hình 5.8 Hình 5.9 Hình 5.10 Hình 5.11 Hình thái nấm Trichoderma reesei Máy phân loại vỏ sắn Thiết bị tiệt trùng dạng đứng Máy nghiền búa Máy trích ly hoạt động liên tục dạng roto Thiết bị đặc tuần hồn ngồi cấp Máy sấy chân khơng băng tải Thiết bị đóng gói Tổ hợp tự động để lọc khơng khí Gàu tải Vít tải Băng tải Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase SVTH: Dương Thị Nhật Linh – Lớp 10SH Trang 11 37 40 43 44 46 47 48 49 52 53 54 Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn LỜI MỞ ĐẦU Enzyme chất xúc tác sinh học, có chất protein chất khơng thể điều chế phương pháp tổng hợp hóa học Người ta thường thu nhận chúng từ nguồn tế bào động vật, thực vật vi sinh vật Với ưu điểm vượt trội - tốc độ sinh trưởng nhanh, hệ enzyme phong phú có hoạt tính cao, mơi trường nuôi cấy rẻ tiền, dễ kiếm, vi sinh vật trở thành nguồn nguyên liệu thu enzyme chủ yếu thu hút nhiều quan tâm nhà nghiên cứu sản xuất Enzyme khơng có ý nghĩa cho trình sinh trưởng, sinh sản sinh vật mà đóng vai trò quan trọng công nghệ chế biến thực phẩm, y học, công nghệ gen bảo vệ môi trường Vì mà nghiên cứu sản xuất enzyme ứng dụng enzyme phát triển mạnh từ đầu kỉ XX Mặt khác, nhà máy chế biến tinh bột sắn thải hàng trăm ngàn bã thải, kèm theo khối lượng lớn vỏ lụa sắn Lượng vỏ lụa chưa 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 cần có phương pháp xử lí để giảm thiểu độ ô nhiễm đồng thời tạo sản phẩm có giá trị, nâng cao hiệu sử dụng nguyên liệu Xuất phát từ thực tế đó, ý tưởng sử dụng vỏ lụa sắn – thành phần chứa hàm lượng cellulose cao, làm môi trường nuôi cấy vi sinh vật để sản xuất cellulase Nó khơng góp phần tạo nguồn enzyme mang lại nhiều ứng dụng sống ngày người mà góp phần giải tình trạng nhiễm mơi trường nhà máy tinh bột sắn Trên sở tơi thực đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn với suất 500 sản phẩm/năm” CHƯƠNG LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Trang Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn 1.1 Sự cần thiết phải đầu tư: Enzyme celluase sử dụng nhiều công nghiệp, chăn nuôi Nhưng lượng enzyme chiết từ tự nhiên không đủ để sử dụng Hơn hàng ngày nhà máy tinh bột sắn thải môi trường lượng lớn vỏ lụa sắn, lượng vỏ lụa sắn không xử lý làm ô nhiễm mơi trường Vì đầu tư cho xây dựng nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase từ nguồn vỏ lụa sắn cần thiết vừa cung cấp chế phẩm enzyme cho công nghiệp, vừa xử lý lượng chất thải nhà máy tinh bột sắn 1.2 Đặc điểm tự nhiên: Khí hậu Quảng Nam chia làm hai mùa nắng mưa Mùa nắng từ tháng đến tháng 8, mùa mưa từ tháng đến tháng 12, nhiệt độ trung bình 260C ÷ 280C, độ ẩm trung bình 80 ÷ 84%, hướng gió chủ yếu đơng – nam 1.3 Nguồn cung cấp nguyên liệu: Lấy nguồn nguyên liệu chủ yếu từ nguồn phế thải nhà máy sản xuất tinh bột sắn Quảng Nam (nay chuyển thành Công ty cổ phần Fococev Quảng Nam) 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 thôn 1, xã Quế Cường, huyện Quế Sơn 1.4 Hợp tác hoá: Nhà máy sản xuất enzyme đặt khu kinh tế mở Chu Lai nên q trình hợp tác hố tiến hành chặt chẽ Do việc sử dụng cơng trình chung như: điện, nước, giao thông, …được tiến hành thuận lợi 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 khu công nghiệp 1.6 Nguồn cung cấp hơi: Nhiên liệu chủ yếu dầu FO dùng đốt nóng lò nhà máy Nhà máy sử dụng từ phân xưởng nhà máy 1.7 Nguồn cung cấp nước vấn đề xử lý nước thải: Nguồn nước dùng sản xuất nguồn nước thành phố Nước thải chuyển vào hệ thống xử lý nước thải chung nhà máy sau chuyển nguồn nước thải thành phố Trang Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn 8.1.4 Tổng lượng dùng nhà máy: Giả sử lượng dùng cho thiết bị trích ly 5000 kg/ngày Giả sử lượng dùng cho thiết bị cô đặc 2000 kg/ngày Bảng 8.1 Bảng tổng kết lượng dùng nhà máy Hạng mục Tiệt trùng môi trường Tiệt trùng khay Dùng cho thiết bị trích ly Dùng cho thiết bị cô đặc Tổng hạng mục Lượng tiêu thụ (kg/ngày) 41479,423 30000 5000 2000 78479,423 Tổng lượng dùng cho thiết bị truyền nhiệt: Dtr = 78479,423(kg/ngày) Lượng thực tế cần dùng (kg/ngày) - Tính chọn lò hơi: Lượng thực tế cần dùng là: Chọn = 0,91: Hệ số tổn thất nhiệt mát đường ống, trở lực nhiều nguyên nhân khác: (kg/ngày) Chọn lò kiểu AKBP 150 – 13 Do Đức chế tạo Đặc tính kỹ thuật: Sản lượng hơi: 150 (T/ngày) hay 150000 (kg/ngày) Áp lực làm việc: 13 at Diện tích bề mặt làm việc: 124 m2 Kích thước bề ngồi: 4190 × 3200 × 3390 Số lò cần dùng: Vậy chọn lò 8.2 Lượng nước cần dùng cho nhà máy: Nước sản xuất: - Lượng nước dùng cho sản xuất ngày là: 33520 Trang 74 lít/ngày Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn -Lượng nước dùng để rửa khay 55300 lít/ngày Nước phục vụ cho hoạt động khác: - Lượng nước dùng cho nhà ăn tập thể: 30 lít/ngày/người Nhà máy có 103 người, cần: 30 x 96 = 2880lít/ngày - Nước tắm, vệ sinh: chọn 50 lít/ngày/người Nhà máy có 103 người, cần: 50 x 96 = 4800lít/ngày/người - Nước rửa xe: chọn 300 lít/ngày/xe Giả sử ngày có 30 xe cần rửa cần lượng nước tương ứng là: 30 x 300 = 900 lít/ngày - Nước chữa cháy: chọn cột chữa cháy Một cột định mức 2,5 lít/s Vậy lượng nước cần chữa cháy cho là: 2,5 x 30 x 3600 = 270000 lít Tổng lượng nước dùng cho hoạt động khác là: 2880 + 4800 + 900 + 270000= 278580 lít hay 278,580 m3 Vậy lượng nước cần dùng cho ngày là: 367,400m3/ngày 8.3 Tính chi phí nhiên liệu: 8.3.1 Dầu FO: (kg/ca) Trong Q : Nhiệt lượng dầu :6728,2 (kcal/kg) Du : Năng suất : 63118,604 (kg/ngày) : Hiệu suất lo :0,8 th : Hàm nhiệt áp suất làm việc (8atm) 662,3 (kcal/kg) Tra bảng (I.251) in : Hàm nhiệt nước 26oC , in = 26 (kcal/kg) (kg/ngày) Vậy lượng dầu dùng năm (tấn/ năm) 8.3.2 Dầu DO: Sử dụng cho máy phát điện Định mức :5 kg /ngày Một năm (kg) Trang 75 Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn 8.3.3 Dầu nhờn: Dùng bôi trơn thiết bị Định mức :4 kg/ ngày Trong năm (kg) 8.3.4 Mỡ bôi trơn: Định mức :5 kg/ca Trong năm (kg) Trang 76 Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn CHƯƠNG KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 9.1 Kiểm tra nguyên liệu: 9.1.1 Vỏ sắn: Vỏ sắn nguyên liệu dây chuyền sản xuất chất lượng vỏ sắn có ảnh hưởng lớn đến trình sản xuất chất lượng sản phẩm Vì ta sử dụng vỏ sắn phế thải từ nhà máy tinh bột sắn chất lượng vỏ sắn không tốt Việc xử lý nguyên liệu vỏ sắn phức tạp Vỏ sắn trước đưa vào sử dụng cần xử lý sơ để đảm bảo đủ tiêu cho sản xuất Vỏ sắn cần xử lý học để loại bỏ bớt tạp chất như: đất đá, kim loại,… Đồng thời phải xử lý hóa chất trước đưa vào sản xuất 9.1.2 Cám gạo: Cám gạo yếu tố quan trọng định đến chất lượng chế phẩm Không nguồn cacbon thông thường mà chất cảm ứng để sinh tổng hợp enzyme cellulase, trước đưa vào sản xuất cần phải kiểm tra.Cám gạo phải có màu tươi sáng, độ đồng cao, khơng có mùi mốc, khơng có lẫn lộn với chất gây ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển nấm mốc suốt q trình ni cấy như: đất đá, thuốc bảo vệ thực vật, kim loại… Tất kiểm tra cảm quan thiết bị chuyên dụng trước đưa vào sản xuất 9.1.3 Nguồn muối vô cơ: Đây nguồn nitơ, loại khoáng đa lượng vi lượng cần thiết việc sinh tổng hợp enzyme cellulase Nấm mốc dễ bị mẫn cảm nồng độ thấp khoáng chất lạ cho sản phẩm không mong muốn làm giảm hiệu suất trình sản xuất Cho nên cần đặt mua nơi có độ nhiễm tạp chất nồng độ cho phép 9.1.4 Nước: Kiểm tra độ màu sắc, tiêu chuẩn vi sinh nước sau xữ lý.Kiểm tra độ cứng, pH, số coli độ oxy hoá nước 9.1.4.1 Yêu cầu chất lượng nước: Nước thành phần thường sử dụng với số lượng nhiều nuôi cấy vi sinh vật Do chất lượng nước phải đảm bảo để Trang 77 Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn khơng xảy phản ứng hóa học tiến hành lên men không để xảy tác động vi sinh vật lạ xâm nhập từ nước vào trình lên men Chất lượng nước phải đảm bảo tiêu: độ cứng, khả oxy hóa, sinh vật lạ a Độ cứng: Độ cứng nước thể hiên có mặt cation Ca 2+, Mg2+ có nước Nước cứng tạm thời nước chứa muối cacbonat hai ion Nước cứng vĩnh cữu nước cứng chứa anion Cl -,SO42-,NO3- Độ cứng nước tính mg đương lượng ion lít nước Nước dùng không 7mg đương lượng b Khả oxy hóa: Độ oxy hóa nước cho biết mức độ nhiễm bẩn nước chất hữu Chỉ số biểu mg oxy/ lít c Vi sinh vật: Đây số quan trọng, biểu nhiễm bẩn sinh học Nước chứa nhiều vi sinh vật khơng sử dụng q trình lên men Chỉ tiêu sinh vật nước dùng lên men xác định sau: Tổng số vi sinh vật hiếu khí : nhỏ 1000 tế bào/ Chuẩn độ E.coli : không 300 Chỉ số coli : khơng q lít Ngồi có số tiêu khác cần phải xác định là: Cặn khô :1000mg/l Cặn sunfat :500mg/l Cặn clorua :350mg/l 9.1.4.2 Những phương pháp xử lý nước: a Cân ion: Sữa vơi để loại bỏ cacbonat nhờ áp dụng tính chất không tan CaCO MgCO3 muối cacbonat không tan tức thời mà tách cách gạn lắng Phương pháp đơn giản, rẻ tiền nên dùng đối nước giàu bicacbonat Sử dụng cột nhựa trao đổi ion để loại bỏ kim loại b Điều chỉnh vi sinh vật: Xử lý chất oxy hóa mạnh: ozon, clodioxit, nước javel,… Trang 78 Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn Tiệt trùng tia cực tím làm phá hủy cấu trúc tế bào vi sinh vật Tiệt trùng màng siêu lọc với lỗ lọc 0,4 micromet Tuy nhiên phương pháp giá thành cao 9.2 Kiểm tra công đoạn sản xuất: 9.2.1 Công đoạn làm nghiền: Kim loại loại bỏ trước nghiền Bột vỏ sắn sau nghiền cần phải mịn, đều, tất đánh giá cảm quan 9.2.2 Kiểm tra trình lên men: Trong q trình ni cấy pH mơi trường giảm phải điều chỉnh CaCO3 để trung hồ Kiểm tra tốc độ lưu thơng khí để đảm bảo trình sinh trưởng tổng hợp enzyme cellulase nấm mốc Trong q trình ni cấy, nhiệt độ thay đổi nhiều theo nhũng quy luật định Vì cần thường xuyên kiểm tra điều tiết cho phù hợp Sau nuôi cấy khoảng thời gian 68 đến 72 kiểm tra hoạt độ enzyme đạt 300đvhđ/g coi kết thúc q trình ni cấy Tốc độ sinh trưởng phát triển canh trường xác định phương pháp đếm số tế bào có 1ml canh trường 9.3 Kiểm tra chất lượng bán thành phẩm: Thông qua hoạt độ để đánh giá chất lượng bán thành phẩm sau lọc cô đặc 9.4 Kiểm tra chất lượng sản phẩm: 9.4.1 Nguyên tắc chung phương pháp xác định hoạt độ enzyme: - Phản ứng enzyme khái quát đơn giản hóa phương trình phản ứng: - Có thể xác định hoạt độ enzyme cách phân tích biến đổi theo thời gian điều kiện phản ứng xác định của: chất lại; sản phẩm tạo thành; chất sản phẩm Tùy theo đặc trưng phản ứng, tiện lợi phương pháp, yêu cầu độ xác, điều kiện phòng thí nghiệm… mà chọn cách xác định phù hợp Tuy nhiên, cách đáng tin cậy trường hợp xác định sản phẩm tạo thành theo thời gian (vì hoạt độ enzyme Trang 79 Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn cần xác định thấp, chuyển hóa chất khó đo xác xuất sản phẩm xác định cách đo đặc hiệu cho phép khẳng định có mặt enzyme cách tin cậy) 9.4.2 Các phương pháp xác định hoạt độ enzyme: Phân tích liên tục: phương pháp đo chất bị biến đổi hay sản phẩm tạo thành cách liên tục theo thời gian Tuy nhiên yêu cầu thiết bị đo phải có phận ổn định nhiệt  mặt hạn chế phương pháp Đồng thời, phải theo dõi biến đổi chất phản ứng cách liên tục nên khó thực phân tích hoạt độ nhiều mẫu enzyme lúc Phân tích gián đoạn: phương pháp cho enzyme tác dụng với chất sau khoảng thời gian định ngừng phản ứng enzyme cách thích hợp sau đo lượng chất lại sản phẩm tạo thành Để ngừng phản ứng dùng tác nhân làm bất hoạt enzyme: nhiệt độ cao, thay đổi pH, dùng chất tạo phức hay tách enzyme khỏi hỗn hợp…Phương pháp khắc phục hạn chế phương pháp đo liên tục, phản ứng tiến hành tủ ấm hay bể nhiệt ổn định, tiến hành lúc nhiều mẫu…Tuy nhiên vấn đề đặt phải tìm cách làm ngưng phản ứng thích hợp Dựa theo nguyên tắc xác định hoạt độ trên, xác định theo phương pháp sau đây: 9.4.2.1 Phương pháp đo độ nhớt: Dùng nhớt kế đo biến đổi độ nhớt dung dịch phản ứng Áp dụng với enzyme mà chất có độ nhớt cao hẳn so với sản phẩm (chất có phân tử lớn acid nucleic, protein, Cellulose…) 9.4.2.2 Phương pháp phân cực kế: Sử dụng chất sản phẩm có khả làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực có góc quay riêng khác 9.4.2.3 Phương pháp quang phổ kế: Được sử dụng phổ biến nay, dựa khả hấp thụ ánh sáng bước sóng xác định chất, sản phẩm phản ứng Trang 80 Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn 9.4.2.4 Phương pháp hóa học: Dùng phản ứng hóa học để định lượng chất hay lượng sản phẩm tạo thành Thông thường phải chọn phản ứng tạo nên phức chất màu có độ hấp thu ánh sáng cực đại vùng để từ định lượng hợp chất Phương pháp định lượng chất lại hay sản phẩm tạo thành đơn giản đo chất lại hay sản phẩm tạo thành cách trực tiếp Tuy nhiên nhiều trường hợp, đo cách gián tiếp phép đo phức tạp 9.4.3 Một số lưu ý xác định hoạt độ hay thực phản ứng enzyme: - Khi xác định hoạt độ enzyme cần chọn điều kiện pH nhiệt độ phân tích vùng thích hợp Với enzyme lần nghiên cứu, nên chọn pH trung tính, 300C-370C Sau có điều chỉnh sau cần thiết - Bên cạnh pH nhiệt độ, cần lưu ý chất, thành phần đệm, lực ion hay nồng độ muối, chất làm bền - Các phân tích hoạt độ enzyme phải thực giá trị pH ổn định, nên phải dùng loại đệm hay hệ thống đệm thích hợp Nồng độ đệm thường dùng 20-50 nM Tuy phản ứng sinh acid, base cần phải dùng đệm nồng độ cao tránh thay đổi pH q trình thí nghiệm Cần chọn loại đệm thích hợp tránh làm kết tủa yếu tố cần thiết cho hoạt động enzyme Ca 2+, Zn2+ - Cơ chất sản phẩm, đệm phải đạt nhiệt độ phân tích tiếp xúc với để bắt đầu phản ứng Nếu phân tích nhiều mẫu, thời gian bắt đầu kết thúc phản ứng phải trì - Ln có mẫu kiểm tra thích hợp để tránh sai sót - Phải lựa chọn phương pháp làm ngừng phản ứng thích hợp, tránh làm biến đổi chất hay sản phẩm cần đo; hay can thiệp mạnh vào phép định lượng sản phẩm phản ứng enzyme (chất làm ngừng phản ứng có bước sóng hấp thụ ánh sáng cần đo với chất phản ứng, hay ức chế phản ứng tạo màu phân tích…) Tóm lại việc xác định hoạt độ enzyme cho số liệu tin cậy chọn phương pháp thích hợp có bước tiến hành Trang 81 Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn Trang 82 Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn CHƯƠNG 10 AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG 10.1 An toàn lao động: Tất yếu tố nguy hiểm sản xuất theo chất tác động đến người chia thành yếu tố sau: lý học, sinh học tâm sinh lý Thuộc nhóm thứ bao gồm máy móc cấu truyền động, phận di động thiết bị không bảo vệ tốt, vật liệu di chuyển, thành phẩm, tăng nhiệt độ bề mặt thiết bị, điện áp mạch điện Thuộc nhóm thứ hai có quan hệ tới chất độc gây thương tích xâm nhập vào thể người qua đường hô hấp, lớp da đường tiêu hố Nhóm thứ ba bao gồm chất sinh học, vi sinh vật số sản phẩm hoạt hoá sinh học Kết hợp yếu tố tải lý học tâm trạng thần kinh Quá tải lý học bao gồm tải lao động, tải tỉnh tải động.Những tải trọng tâm trạng thần kinh xuất trí óc q mệt mỏi, hoạt động đơn điệu xúc cảm cao 10.1.1 Các biện pháp dự phòng an tồn: Nồng độ chất dể cháy nỗ tạo thành bên khu vực sản xuất, bên thiết bị, bể chứa Theo quy luật chất lỏng dể cháy bảo quản bể cách nhiệt, tốt bảo quản đất Trong đỗ đầy tháo cặn chúng cần phải theo dõi cẩn thận quy luật va định mức hoạt động Khơng cho phép sử dụng khơng khí nén để tạo áp cho chất lỏng dể cháy từ thiết bị qua thiết bị khác, tỉ lệ khơng khí bụi bên thiết bị dẫn tới tạo thành nồng độ dễ nổ Để tạo áp trường hợp tốt nên dùng khí trơ Dùng bơm có dạng màng hay khơng có vòng khít để bơm loại chất lỏng dể cháy nhằm loại trừ rò rỉ Để ngừa tia lửa điện tạo thành, nguồn nung nóng khu dể nổ cháy, tất dụng cụ lấy điện, mở điện phương tiện tự động cần phải hoàn thành kiểu phòng nổ kín nước Nước sản xuất trước xả vào hệ thống rãnh cần phải trung hoà, làm dầu mỡ, nhựa hợp chất độc khác thiết bị làm Trang 83 Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn Khi lắp ráp nguồn ánh sáng thiết bị điện cần phải tuân thủ quy định thiết bị điện khu vực 10.1.2 An toàn vận hành sản xuất chất sinh học: Điều kiện để đảm bảo an toàn vận hành phải quan sát thận trọng quy trình tiến hành thao tác cơng nghệ tất cơng đoạn Quy trình thao tác bao gồm phương pháp tiến hành nhằm bảo đảm an toàn vận hành tối đa thiết bị cụ thể, khảo sát điều kiện tiến hành quy trình loại trừ khả cháy nổ, chấn thương nhiễm độc Để cho thiết bị hoạt động tốt phân xưởng cần phải sáng sủa rộng rãi Để an toàn cần sơn đường ống dẫn thành màu để đốn nhận theo nhóm chất vận chuyển 10.1.3 Các trạm khí nén: Các máy nén khí thường đặt riêng biệt tồ nhà tầng, thiết kế theo yêu cầu “ tiêu chuẩn phòng cháy thiết kế xây dựng xí nghiệp công nghiệp vùng dân cư” “ tiêu chuẩn vệ sinh thiết kế xí nghiệp cơng nghiệp” cần ngăn phòng trạm khí nén khơng có tầng mái, dễ tháo, tỉ lệ diện tích cửa sỗ, cửa vào ra, cửa trời chiếm 0,05m2 cho 1m2 phòng Mỗi máy nén trang bị hệ thống an tồn, bảo đảm hệ thống tín hiệu ánh sáng âm ngừng nạp nước lạnh, tăng nhiệt độ khí nén cao nhiệt độ cho phép để đảm bảo ngừng máy cách tự động giảm áp suất dầu 10.1.4 Các máy lọc để làm thu hồi khí, bụi: Sự nhiễm bẩn khơng khí xảy phòng tập trung loại thiết bị để cấy, lên men, sấy, nghiền Để làm khơng khí khỏi chất nhiễm bẩn cơng nghiệp thường sử dụng thiết bị thu gom khí - bụi Thiết bị để làm khí dể bốc cháy hay chất dể nổ trang bị phù hợp với luật an tồn có tính đến đảm bảo làm liên tục 10.1.5 Máy nghiền, sấy: Được đặt phòng riêng biệt, xung quang có khoảng trống với chiều rộng lớn 1,5m Cho phép nạp khí hố, phải tránh bụi bay ngồi cần phải có cấu tạo dạng kín Tất máy nghiền cần phải trang bị thêm thiết bị hút gió, mở sớm trước mở máy nghiền, tắt sau dừng máy Trang 84 Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn 10.1.6 Các biện pháp an toàn sử dụng cấu vận chuyển: Để an toàn cho hoạt động vít tải, tất cấu dẫn động cần phải có lưới chắn khơng cho vít tải chuyển động lắp tháo rời, không cho phép tiến hành sửa chữa thời gian hoạt động vít tải 10.1.7 Kỹ thuật an tồn ni cấy vi sinh vật môi trường rắn: Trong phân xưởng nuôi cấy chủng nấm mốc môi trường rắn xốp, tất dùng khay Phương pháp sản xuất làm nhiển bẩn khơng khí bụi hữu tạo từ bào tử môi trường dinh dưỡng, bán thành phẩm thành phẩm Khi chuẩn bị canh trường cấy vào môi trường, vận chuyển, tháo liệu, nghiền, sấy khối lượng lớn vi sinh vật bào tử cửa chúng xâm nhập vào khơng khí phòng sản xuất Nếu khơng có cấu kín, trao đổi khơng khí khơng mạnh khơng có phận hút khí hàm lượng bụi đạt 100 đến 150 mmg/1m3 khơng khí, điều dẫn tới xuất nổ cháy Tất điều có ảnh hưởng đến sức khoẻ cơng nhân Hàm lượng bào tử khơng khí khoảng 20000 m làm cho cơng nhân bị bệnh niêm mạc, bệnh da quan bên thể Chính nên cần thiết phải có biện pháp bảo đảm an tồn cho cơng việc 10.2 Bảo vệ mơi trường: Bảo vệ thiên nhiên sử dụng hợp lý nguồn dự trữ điều kiện khai thác triệt để nhiệm vụ mang tính xã hội, kinh tế quan trọng quốc gia Việc thu nhận chế phẩm hoạt hố sinh học có liên quan với sử dụng vi sinh vật khác sản xuất Phân tích phế thải xí nghiệp vi sinh vật khẳng định rằng: khơng khí nước thải vào môi trường xung quanh cần phải tiến hành vô trùng Hệ thống bảo vệ môi trường xung quanh bao gồm thiết bị làm khơng khí thải, nước rửa thải 10.2.1 Làm khơng khí: Khơng khí thải vào khí bị nhiễm tế bào vi sinh vật, bị nhiểm cát bụi protein sản phẩm khác tổng hợp vi sinh, tạo giai đoạn lên men Để giảm bụi khí thải, thường sử dụng máy lọc khí Trang 85 Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn 10.2.2 Làm nước thải: Q trình cơng nghệ thu nhận sản phẩm vi sinh tổng hợp đòi hỏi phải sử dụng lượng lớn nước, lượng nước bị nhiễm bẩn vi sinh vật độc hại, muối khoáng cấu tử hữu Độ nhiễm bẩn dòng nước đánh giá theo hai số: COD BOD (COD - lượng Oxy (mg) để oxy hố hồn tồn tất chất nhiễm bẩn hố học có lít nước thải BOD -lượng Oxy (mg), mà vi sinh vật sử dụng để oxy hố chất hữu có lít nước thải) Trang 86 Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Đông Bách, Sản xuất enzyme cellulase từ nấm Aspergillus oryzae – Luận văn tốt nghiệp khóa 29 năm 2008 TS Nguyễn Bin (2000); Tính tốn q trình thiết bị cơng nghệ hoá học Tập 2; NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Văn Chước (1999), Kỹ thuật sấy - NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Lân Dũng (1979) - Vi sinh vật học tập I - NXB đại học trung cấp chuyên nghiệp Hà Nội PGS.TSKH Lê Văn Hoàng (2004),Các trình thiết bị cơng nghệ sinh học cơng nghiệp - NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Lê Văn Hoàng (1991) - Nghiên cứu ứng dụng triển khai quy trình cơng nghệ sau thu hoạch - NXB Đà Nẵng Nguyễn Đức Lượng (2002), Vi sinh vật công nghiệp - NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Ths Trần Xuân Ngạch (2005), Bài giảng môn công nghệ enzyme, trường Đại học Bách Khoa Đà nẵng PGS.TS Lương Đức Phẩm (2004) Công nghệ vi sinh vật, NXB Nông nghiệp, Hà Nội 10 Lê Xn Phương (2005); Giáo trình an tồn vệ sinh lao động; Đại học Bách khoa Đà Nẵng 11 Nguyễn Tiến Thắng, Nguyễn Đình Huyên (1998), Giáo trình sinh hóa đại –NXB Giáo dục, Hà Nội 12 Trần Thị Thuần (1998) Hiệu đối kháng nấm Trichoderma nấm gây bệnh hại trồng., Tạp chí bảo vệ thực vật : 35-38 13 Trần Thế Truyền (1999), Cơ sở thiết kế nhà máy, trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng 14 Lê Ngọc Tú, Lê Văn Chứ, Phạm Trân Châu, Nguyễn Lân Dũng (1982) Enzym visinh vật, Tập - NXB Khoa học kỹ thuật 15 Lê Ngọc Tú, Lê Văn Chứ, Phạm Trân Châu, Nguyễn Lân Dũng (1982) Enzym visinh vật, Tập - NXB Khoa học kỹ thuật Trang 87 Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn 16 Nguyễn Văn Tuân (2009) – Tuyển chọn, nuôi cấy chủng Aspergillus awamori sinh tổng hợp endo-β-1,4-glucanse đánh giá tính chất lý hóa endoβ-1,4-glucanse, luận văn thạc sĩ khoa học sinh học, trường Đại học Thái Nguyên 17 Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuôn, Hồ Lê Viên (1992) - Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, Tập - NXB Đại học kỹ thuật Hà Nội 18 Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuôn, Hồ Lê Viên (1992) - Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, Tập - NXB Đại học kỹ thuật Hà Nội 19 Harkki A, Uusitalo J, Bailey M, Penttilä M, Knowles JKC A novel fungal expression system: secretion of active calf chymosin from the filamentous fungus Trichoderma reesei Nat Biotechnol 1989;7:596–603 20 Galante, Application of Trichodermaenzymes in the food and feed industries1998 pp 327–342 21 Collins RP, Halim AF Characterization of the major aroma constituent of the fungus Trichoderma viride 1972;20:437–438 22 http://www.cayluongthuc.blogspot.com 23 http://en.wikipedia.org/wiki/Cellulase 24 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2886115/ 25 http://www.ptmaycongnghiep.com/default.asp?prod=56&sp=51&view=25 26 http://s4.zetaboards.com/BioFood_Tech/topic/9374593/1/ 27 http://www.sggp.org.vn/hosotulieu/2008/5/152581 28 http://topack168.en.made-in-china.com/offer/CokQSvmYZIWh/SellAutomatic-Granule-Weighing-Machine-YSDC-B2-B4-.html 29 http://ttmindustry.vn/default.asp?prod=7&view=81 Trang 88 ... khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn Trang Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn. .. nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn CHƯƠNG TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1 Kế hoạch sản xuất nhà máy Nhà máy sản xuất 11 tháng... Một số tiêu hoá học vỏ lụa sắn Chỉ tiêu Vỏ lụa sắn Trang Thiết kế nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase dạng khô phương pháp lên men Trichoderma môi trường rắn xốp từ vỏ sắn Hàm lượng lignin