Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase bằng phương pháp lên men bề mặt với năng suất 1000 tấn sản phẩmnăm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HĨA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CƠNG NGHỆ SINH HỌC ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME CELLULASE BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN BỀ MẶT VỚI NĂNG SUẤT 1000 TẤN SẢN PHẨM/NĂM Người hướng dẫn: TS ĐẶNG ĐỨC LONG Sinh viên thực hiện: NGÔ ĐỖ THỊ ÁNH NGUYỆT Số thẻ sinh viên: 107120263 Lớp: 12SH Đà Nẵng, 5/2017 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase phương pháp lên men bề mặt với suất 1000 sản phẩm/năm Sinh viên thực hiện: Ngô Đỗ Thị Ánh Nguyệt Số thẻ sinh viên: 107120263 Lớp: 12SH Enzyme cellulase phức hệ enzyme phân hủy cellulose việc thủy phân liên kết β – 1,4 – glucoside cellulose để tạo thành glucose làm nguyên liệu cho công nghiệp lên men Với nhiều ứng dụng rộng rãi lĩnh vực thực phẩm, công nghệ sản xuất giấy bột giấy, sản xuất thức ăn chăn nuôi bảo vệ môi trường, … nhu cần sử dụng enzyme cellulase ngày tăng cao Việt Nam nước nông nghiệp với nguồn phế phẩm sau trình canh tác dồi dào, điều kiện thuận lợi để sản xuất enzyme cellulase Xuất phát từ thực tế thực đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase phương pháp lên men bề mặt với suất 1000 sản phẩm/năm” Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm hai phần: ➢ Phần thuyết minh: Gồm 10 chương - Chương 1: Lập luận kinh tế - kỹ thuật - Chương 2: Tổng quan tài liệu - Chương 3: Chọn thuyết minh dây chuyền cơng nghệ - Chương 4: Tính cân vật chất - Chương 5: Tính chọn thiết bị - Chương 6: Tính tổ chức - Chương 7: Tính xây dựng - Chương 8: Tính nhiệt – – nước - Chương 9: An tồn lao động vệ sinh xí nghiệp - Chương 10: Kiểm tra chất lượng sản phẩm ➢ Phần vẽ: Gồm vẽ - Bản vẽ số 1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ - Bản vẽ số 2: Bản vẽ mặt phân xưởng sản xuất (A0) (A0) - Bản vẽ số 3: Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất (A0) - Bản vẽ số 4: Sơ đồ hơi- nước phân xưởng sản xuất (A0) - Bản vẽ số 5: Bản vẽ tổng bình đồ nhà máy (A0) Sau thời gian thực đề tài giúp ôn lại, nắm vững kiến thức học, đồng thời thu thập kiến thức kỹ cần thiết cho công việc kỹ sư sau LỜI CẢM ƠN Trải qua năm học tập giảng đường đại học, tận tình dạy bảo thầy cô giáo, đặc biệt thầy khoa Hố, trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, tơi tích luỹ nhiều kiến thức bổ ích Và đến nay, để củng cố vận dụng tốt kiến thức học, giao thực đề tài tốt nghiệp với nhiệm vụ thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase phương pháp lên men bề mặt với suất 1000 sản phẩm/năm Quá trình làm đồ án giúp phần nắm kĩ kiến thức enzyme cellulase cách bố trí thiết bị phân xưởng, cách bố trí mặt cách tính toán, lựa chọn phương án lắp đặt, thiết kế nhà máy cách kinh tế Tuy nhiên, kiến thức thân, am hiểu thực tế hạn chế nên đồ án cịn nhiều thiếu sót, tơi mong nhận góp ý thầy bạn Cuối xin cảm ơn đến thầy Đặng Đức Long tận tình hướng dẫn tơi suốt q trình thực đề tài Tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô dạy bảo suốt chặng đường đại học Cảm ơn quan tâm động viên gia đình bạn bè giúp tơi vượt qua khó khăn để hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp Một lần xin chân thành cảm ơn! i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp riêng tơi dựa nghiên cứu, tìm hiểu từ số liệu thực tế thực theo dẫn giáo viên hướng dẫn Mọi tham khảo sử dụng đồ án trích dẫn từ nguồn tài liệu nằm danh mục tài liệu tham khảo Người cam đoan Ký tên Ngô Đỗ Thị Ánh Nguyệt ii MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA NGƯỜI PHẢN BIỆN TÓM TẮT LỜI CẢM ƠN i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH ix DANH MỤC BẢNG BIỂU x MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT 1.1 Sự cần thiết phải đầu tư 1.2 Đặc điểm tự nhiên vị trí xây dựng 1.3 Giao thông vận tải 1.4 Vùng nguyên liệu 1.5 Hợp tác hóa 1.6 Nguồn cung cấp nhiên liệu 1.7 Nguồn cung cấp nước vấn đề xử lý nước thải 1.8 Vấn đề tiêu thụ CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan enzyme cellulase 2.1.1 Khái niệm enzyme 2.1.2 Định nghĩa enzyme cellulase 2.1.3 Tính chất chế hoạt động enzyme cellulase 2.1.4 Ứng dụng enzyme cellucase 2.1.5 Tình hình sản xuất enzyme cellulase 2.2 Vi sinh vật sinh tổng hợp enzyme cellulase 11 iii 2.2.1 Vi khuẩn: 11 2.2.2 Xạ khuẩn: 11 2.2.3 Nấm sợi: 12 2.3 Phương pháp sản xuất enzyme cellulase 14 2.3.1 Phương pháp nuôi cấy chìm 14 2.3.2 Phương pháp lên men bề mặt 14 2.4 Thành phần môi trường nuôi cấy VSV 15 2.4.1 Nguồn carbon 15 2.4.2 Nguồn Nitơ 16 2.4.3 Nguồn khoáng chất 16 2.4.4 Chất kích thích sinh trưởng 16 2.4.5 Một số lưu ý trình sinh tổng hợp enzyme cellulase 16 2.5 Giới thiệu nguyên liệu rơm rạ khô 17 2.5.1 Đặc điểm: 17 2.5.2 Lượng cung cấp giá 17 CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 19 3.1 Chọn dây chuyền công nghệ 19 3.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 20 3.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 21 3.3.1 Nguyên liệu 21 3.3.2 Phối trộn 22 3.3.3 Thanh trùng 22 3.3.4 Làm nguội 23 3.3.5 Nhân giống 23 3.3.6 Cấy giống 24 3.3.7 Nuôi cấy 24 3.3.8 Thu nhận canh trường sau nuôi cấy 26 3.3.9 Nghiền 26 3.3.10 Trích ly 26 iv 3.3.11 Cô đặc 26 3.3.12 Đóng chai 27 CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 28 4.1 Lập kế hoạch sản xuất 28 4.2 Thông số ban đầu 28 4.3 Tính tốn hao hụt 29 4.4 Tính cân vật chất 30 4.4.1 Dây chuyền sản xuất chế phẩm enzyme 31 4.4.2 Các công đoạn chuẩn bị nguyên liệu cho phối trộn 39 4.4.3 Nhân giống cấp 43 4.4.4 Tính lượng nước cần dùng cho trình sản xuất 46 CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 49 5.1 Cơng thức tính số thiết bị 49 5.2 Tính thiết bị 49 5.2.1 Thiết bị làm rơm rạ 49 5.2.2 Thiết bị băm cắt rơm 50 5.2.3 Thiết bị nghiền ngô 51 5.2.4 Thiết bị làm vỏ trấu 52 5.2.5 Thiết bị định lượng nguyên liệu 53 5.2.6 Thiết bị phối trộn 54 5.2.7 Thiết bị tiệt trùng 55 5.2.8 Thiết bị làm nguội 56 5.2.9 Thiết bị cấy giống nuôi cấy 57 5.2.10 Thùng phối trộn giống sản xuất 58 5.2.11 Thiết bị trùng khay 59 5.2.12 Thiết bị định lượng vào khay 60 5.2.13 Thiết bị nuôi cấy 60 5.2.14 Thiết bị nghiền bi FL600 62 5.2.15 Thiết bị trích ly 62 v 5.2.16 Thiết bị cô đặc 63 5.2.17 Thiết bị đóng chai 65 5.2.18 Thiết bị nhân giống 66 5.2.19 Thiết bị nhân giống sản xuất 69 5.2.20 Tính bunke 70 5.2.21 Tính thùng chứa 73 5.2.22 Tính gàu tải 76 5.2.23 Vít tải 80 5.2.24 Băng tải: 81 5.2.25 Bơm ly tâm 81 CHƯƠNG 6: TÍNH TỔ CHỨC 85 6.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy 86 6.2 Tổ chức lao động nhà máy 86 6.2.1 Tính nhân lực lao động 86 6.2.2 Nhân lực nhà máy 87 CHƯƠNG 7: TÍNH XÂY DỰNG 89 7.1 Phân xưởng sản xuất 89 7.2 Kho nguyên liệu 89 7.3 Kho chứa thành phẩm 90 7.4 Kho chứa khay 90 7.5 Phòng nhân giống 90 7.6 Phòng điều hòa 91 7.7 Phòng KCS 91 7.8 Trạm biến áp 91 7.9 Trạm bơm: 91 7.10 Nhà hành chính: 91 7.11 Xưởng điện: 92 7.12 Gara Ơ tơ: 92 7.13 Nhà để xe máy cho cán nhân viên: 92 vi 7.14 Nhà ăn 93 7.15 Nhà vệ sinh 93 7.16 Đài chứa nước 93 7.17 Khu xử lý nước: 93 7.18 Khu xử lý nước thải: 93 7.19 Khu xử lý chất thải rắn: 93 7.20 Phân xưởng lò hơi: 93 7.21 Nhà bảo vệ: 94 7.22 Trạm phát điện dự phòng: 94 7.23 Kho vật tư thiết bị: 94 7.24 Khu đất mở rộng: 94 7.25 Quy chuẩn bố trí mặt nhà máy 94 CHƯƠNG 8: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC 97 8.1 Tính nhiệt 97 8.1.1 Công đoạn tiệt trùng 99 8.1.2 Tính nhiệt dùng trích ly 103 8.1.3 Lượng nhiệt trình cô đặc 107 8.1.4 Công đoạn trùng khay 108 8.1.6 Tổng lượng dùng nhà máy 108 8.2 Tính nước 109 8.2.1 Nước dùng cho sản xuất 109 8.2.2 Nước sử dụng phục vụ cho việc sản xuất 110 8.2.3 Nước cần cho sinh hoạt 110 CHƯƠNG 9: AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP 112 9.1 An toàn lao động 112 9.1.1 Tai nạn lao động nhóm yếu tố nguy hiểm sản xuất 112 9.1.2 Các biện pháp dự phịng đảm bảo an tồn 112 9.1.3 An toàn lao động công nghiệp vi sinh 113 9.1.4 Trạm nén khí: 113 vii 9.1.5 Máy lọc để làm khơng khí thu hồi bụi: 114 9.1.6 Máy sấy, nghiền: 114 9.1.7 An toàn thiết bị vận chuyển: 114 9.1.8 Kỹ thuật an tồn ni cấy mơi trường rắn: 115 9.2 Bảo vệ môi trường: 115 9.2.1 Làm khơng khí: 116 9.2.2 Làm nước thải: 116 CHƯƠNG 10: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 117 10.1 Kiểm tra nguyên liệu sau công đoạn xử lý nguyên liệu 117 10.2 Kiểm tra thông số q trình ni cấy 117 10.3 Kiểm tra hiệu suất cơng đoạn trích ly 117 10.4 Kiểm tra chất lượng enzyme cellulase 117 10.4.1 Nguyên tắc 117 10.4.2 Cách tiến hành 117 10.4.3 Tính hoạt độ enzyme 119 KẾT LUẬN 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 viii ... thuận lợi để sản xuất enzyme cellulase Xuất phát từ thực tế thực đồ án tốt nghiệp với đề tài ? ?Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase phương pháp lên men bề mặt với suất 1000 sản phẩm/năm”... Bảng tổng kết hạng mục cơng trình nhà máy 94 Bảng 8.1 Bảng tổng kết lượng dùng nhà máy 108 x Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase phương pháp lên men bề mặt với suất 1000 sản phẩm/năm... để sản xuất enzyme cellulase 2.3 Phương pháp sản xuất enzyme cellulase Trong công nghiệp sản xuất enzyme thương mại giới, enzyme sản xuất theo phương pháp phương pháp nuôi cấy bề mặt phương pháp