Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn bacillus subtilis bằng phương pháp lên men chìm năng suất 1200 lít sản phẩm ngày

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 CHITOSANASE TỪ VI KHUẨN BACILLUS SUBTILIS BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CHÌM NĂNG SUẤT 1200 LÍT SẢN PHẨM / NGÀY Người hướng dẫn: TS NGUYỄN HOÀNG MINH Sinh viên thực hiện: TRẦN THÁI THANH TÂM Số thẻ sinh viên: 107120271 Lớp: 12SH Đà Nẵng, 5/2017 iii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu i Lời cam đoan liêm học thuật Mục lục Danh sách bảng biểu, hình vẽ ii iii x Danh sách cụm từ viết tắt xii Trang Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Đặc điểm thiên nhiên 1.2 Nguồn nguyên liệu 1.3 Hợp tác hóa 1.4 Nguồn cung cấp điện 1.5 Nguồn cung cấp 1.6 Nhiên liệu 1.7 Nguồn cung cấp nước vấn đề xử lí nước 1.8 Thoát nước 1.9 Giao thông 1.10 Năng suất nhà máy 1.11 Cung cấp nhân công Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu chitosan 2.1.1 Định nghĩa, công thức, cấu tạo chitosan 2.1.2 Phương pháp sản xuất chitosan 2.1.3 Ứng dụng chitosan 2.2 Giới thiệu enzyme chitosanase iv 2.2.1 Định nghĩa, công thức, cấu tạo enzyme chitosanase 2.2.2 Phân loại 2.2.3 Cơ chế xúc tác enzyme chitosanase 2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sinh tổng hợp enzyme chitosanase vi sinh vật 2.2.5 Nguồn thu nhận 2.3 Tình hình nghiên cứu enzyme chitosanase nước giới 2.3.1 Trong nước 2.3.2 Thế giới 2.4 Giới thiệu Bacillus subtilis 10 2.4.1 Lịch sử phát 10 2.4.2 Phân loại 10 2.4.3 Đặc điểm B subtilis 10 2.4.4 Ứng dụng vi khuẩn B subtilis 13 2.4.5 Các loại enzyme B subtilis sinh 14 2.5 Lên men 15 2.5.1 Định nghĩa 15 2.5.2 Các phương pháp lên men 15 2.6 Rỉ đường 16 Chương 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT ENZYME CHITOSANASE TỪ VI KHUẨN B SUBTILIS BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CHÌM NĂNG SUẤT 1200 LÍT SẢN PHẨM/NGÀY 18 3.1 Quy trình cơng nghệ 18 3.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 19 3.2.1 Định lượng 19 3.2.2 Pha loãng sơ 19 3.2.3 Xử lý rỉ đường 19 3.2.4 Ly tâm 20 v 3.2.5 Pha loãng 20 3.2.6 Nhân giống 20 3.2.7 Phối trộn môi trường lên men 21 3.2.8 Tiệt trùng 21 3.2.9 Làm nguội 21 3.2.10 Lên men 21 3.2.11 Lọc thu dịch lên men 22 3.2.12 Cô đặc 22 3.2.13 Tủa enzyme chitosanase 22 3.2.14 Ly tâm lạnh 22 3.2.15 Hòa tan tủa 22 3.2.16 Lọc loại muối 22 3.2.17 Phối trộn glycerol 22 3.2.18 Rót chai bảo quản 22 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 23 4.1 Kế hoạch sản xuất nhà máy 23 4.2 Cân vật chất 23 4.2.1 Rót chai 24 4.2.2 Lọc loại muối 25 4.2.3 Hòa tan tủa 25 4.2.4 Ly tâm lạnh 25 4.2.5 Tủa enzyme chitosanase 25 4.2.6 Cô đặc 27 4.2.7 Lọc 27 4.2.8 Lên men 28 4.2.9 Nhân giống 28 4.2.10 Tiệt trùng làm nguội 31 vi 4.2.11.Phối trộn môi trường lên men 31 4.2.12 Pha loãng 32 4.2.13 Ly tâm 33 4.2.14 Xử lý rỉ đường 33 4.2.15 Pha loãng sơ 33 4.3 Tổng kết 34 Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 36 5.1 Cách chọn tính tốn 36 5.1.1 Chọn thiết bị 36 5.1.2 Tính tốn thiết bị 36 5.2 Tính thiết bị 36 5.2.1 Thùng chứa rỉ đường 36 5.2.2 Thùng pha loãng sơ 37 5.2.3 Thùng chứa nước cho pha loãng sơ 38 5.2.4 Thiết bị thủy phân đường 39 5.2.5 Máy ly tâm 39 5.2.6 Thùng pha loãng 41 5.2.7 Thùng chứa nước cho pha loãng 41 5.2.8 Thùng phối trộn môi trường 42 5.2.9 Thiết bị tiệt trùng làm nguội 42 5.2.10 Thùng chứa dịch sau tiệt trùng làm nguội 44 5.2.11 Thiết bị nhân giống 45 5.2.12 Thiết bị lên men có đảo trộn học dạng sủi bọt 48 5.2.13 Thùng chứa dịch sau lên men 50 5.2.14 Máy lọc ép khung 50 5.2.15 Thùng chứa bã sinh khối 52 5.2.16 Thùng chứa dịch sau lọc 52 vii 5.2.17 Thiết bị cô đặc chân không 53 5.2.18 Thiết bị kết tủa 54 5.2.19 Máy ly tâm lạnh 55 5.2.20 Thùng khuấy trộn hòa tan tủa 56 5.2.21 Thiết bị siêu lọc 56 5.2.22 Thùng chứa glycerol 58 5.2.23 Thùng chứa dịch sau lọc phối trộn glycerol 59 5.2.24 Thiết bị rót chai đóng nhãn 59 5.2.25 Chọn bơm 64 5.3 Tổng kết 66 Chương 6: CƠ CẤU TỔ CHỨC NHÀ MÁY 68 6.1 Bộ máy tổ chức nhà máy công ty 68 6.2 Tính nhân lực nhà máy 69 6.2.1 Chế độ làm việc 69 6.2.2 Nhân lực 69 Chương 7: TÍNH XÂY DỰNG 73 7.1 Phân xưởng sản xuất 73 7.2 Kho chứa thành phẩm 73 7.3 Kho chứa nguyên vật liệu 73 7.4 Phòng kỹ thuật 74 7.5 Phịng quản lí chất lượng 74 7.6 Nhà hành 74 7.7 Nhà để xe 74 7.8 Gara ô tô 75 7.9 Nhà thường trực bảo vệ 75 7.10 Nhà sinh hoạt vệ sinh 75 7.11 Nhà ăn 75 viii 7.12 Khu đất mở rộng 76 7.13 Khu xử lý nước thải 76 7.14 Khu xử lí nước 76 7.15 Khu cung cấp nước 76 7.16 Trạm phát điện dự phòng 76 7.17 Trạm biến áp 76 7.18 Phân xưởng khí 76 7.19 Phân xưởng lò 77 7.20 Trạm bơm 77 7.21 Kho vật tư thiết bị 77 7.22 Tổng kết 78 Chương 8: TÍNH NHIỆT - HƠI - NƯỚC 80 8.1 Tính nhiệt – 80 8.1.1 Quá trình nâng nhiệt 80 8.1.2 Quá trình giữ nhiệt 81 8.1.3 Tính nhiệt – cho cơng đoạn 82 8.1.4 Tổng lượng dùng nhà máy, ngày 87 8.1.5 Tính chọn lị 87 8.1.6 Tính nhiên liệu dầu FO 88 8.1.7 Dầu DO 89 8.2 Tính nước 89 8.2.1 Nước dùng cho sản xuất 89 8.2.2 Nước sử dụng phục vụ cho việc sản xuất 89 8.2.3 Nước sinh hoạt 89 Chương 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM 91 9.1 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào 91 9.1.1 Rỉ đường 91 ix 9.1.2 Nước dùng để thủy phân rỉ đường 91 9.2 Kiểm tra công đoạn sản xuất 91 9.2.1 Thủy phân rỉ đường 91 9.2.2 Pha chế dịch lên men 92 9.2.3 Lên men 92 9.2.4 Công đoạn sau lên men 92 9.3 Kiểm tra chất lượng sản phẩm 92 Chương 10: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG 94 10.1 An tồn lao động 94 10.1.1 Tai nạn xảy nguyên nhân sau 94 10.1.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 94 10.1.3 An toàn vận hành sản xuất chất sinh học 94 10.1.4 Các trạm khí nén 95 10.1.5 Các máy lọc để làm thu hồi khí, bụi 95 10.2 Bảo vệ môi trường 95 10.2.1 Làm khơng khí 95 10.2.2 Làm nước thải 95 LỜI CẢM ƠN 97 KẾT LUẬN 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 x DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Phân loại enzyme chitosanase dựa vào phân cắt đặc hiệu Bảng 2.2 Phản ứng sinh hóa vi khuẩn B subtilis 12 Bảng 3.1 Thành phần môi trường giữ giống nhân giống 21 Bảng 3.2 Thành phần môi trường lên men 21 Bảng 4.1 Kế hoạch sản xuất nhà máy năm 2017 23 Bảng 4.2 Mức hao hụt qua công đoạn 24 Bảng 4.3 Bảng thay đổi độ ẩm nguyên liệu qua công đoạn 24 Bảng 4.4 Bảng tổng kết số liệu tính toán cân vật chất 34 Bảng 5.1 Một số thông số kỹ thuật máy ly tâm 41 Bảng 5.2 Thông số kỹ thuật thiết bị tiệt trùng làm nguội 44 Bảng 5.3 Thông số kỹ thuật tủ cấy 46 Bảng 5.4 Thông số thiết bị nhân giống Bionet F3 50 47 Bảng 5.5 Thông số thiết bị nhân giống Bionet F3 500 48 Bảng 5.6 Thông số kỹ thuật thiết bị lọc ép khung 51 Bảng 5.7 Thông số kỹ thuật thiết bị cô đặc hút chân không 54 Bảng 5.8 Thông số thiết bị ly tâm 56 Bảng 5.9 Các thông số thiết bị 58 Bảng 5.10 Thông số máy rửa chai 60 Bảng 5.11 Các thơng sơ máy chiết rót đóng nút chai 62 Bảng 5.12 Các thông số kỹ thuật máy dãn nhãn 63 Bảng 5.13 Các thông số kỹ thuật bơm định lượng 64 Bảng 5.14 Các thông số kỹ thuật bơm ly tâm 65 Bảng 5.15 Bảng tổng kết thiết bị 66 Bảng 6.1 Bảng phân công lao động gián tiếp 69 Bảng 6.2 Bảng phân công lao động nhà máy theo thời gian làm việc 70 Bảng 6.3 Bảng phân công lao động trực tiếp 71 Bảng 7.1 Bảng kích thước cơng trình xây dựng toàn nhà máy 78 Bảng 8.1 Bảng tổng kết dùng nhà máy 87 Bảng 8.2 Kích thước lò 88 xi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Cấu trúc chitosan Hình 2.2 Tế bào vi khuẩn B subtilis quan sát kính hiển vi 12 Hình 3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất enzyme chitosanase 19 Hình 5.1 Thùng chứa rỉ đường 37 Hình 5.2 Thiết bị pha lỗng 38 Hình 5.3 Máy ly tâm dạng đĩa 40 Hình 5.4 Cấu tạo máy ly tâm đĩa 40 Hình 5.5 Thiết bị tiệt trùng Alpha-laval 43 Hình 5.6 Cơ chế tiệt trùng làm nguội 44 Hình 5.7 Tủ cấy KLC-VC-3 45 Hình 5.8 Thiết bị nhân giống Bionet F3 50 47 Hình 5.9 Thiết bị nhân giống Bionet F3 500 48 Hình 5.10 Thiết bị lên men có đảo trộn học dạng sủi bọt 49 Hình 5.11 Máy lọc ép khung 50 Hình 5.12 Thiết bị cô đặc chân không 53 Hình 5.13 Máy ly tâm lạnh 55 Hình 5.14 Thiết bị siêu lọc 57 Hình 5.15 Cấu tạo thiết bị siêu lọc TUF 58 Hình 5.16 Máy rửa chai tự động 60 Hình 5.17 Máy kiểm tra chai sau rửa 60 Hình 5.18 Máy chiết rót đóng nút chai 61 Hình 5.19 Máy kiểm tra mức dịch chai 63 Hình 5.20 Máy dán nhãn 63 Hình 5.21 Bơm định lượng 64 Hình 5.22 Bơm ly tâm 65 Hình 8.1 Lị LD3/10W 88 xii Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày Hình 8.1 Lị LD3/10W Bảng 8.2 Kích thước lị [46] Model LD3/10W Kiểu Ớng lị lửa nằm ngang Hiệu suất 89 – 90% Nhiên liệu Dầu DO, FO, Gas Năng suất sinh 3000 (kg/giờ) Áp suất làm việc 10 (kg/cm2) Nhiệt độ bão hòa Số lò cần dùng: n = 183 0C 13303,3 = 0,18 (thiết bị), chọn lò LD3/10W 3000  24 cho nhà máy 8.1.6 Tính nhiên liệu dầu FO Dầu FO sử dụng cho lò hơi: G = D(ih − in ) Qp n 100 Trong Qp : D: (kg/giờ) n: ih: in: G= Nhiệt lượng dầu, Q = 5500 (kcal/kg) Năng suất tổng cộng nồi phải thường xuyên chạy: D = 3586,38 Hệ số tác dụng hữu ích nồi hơi, n = 70 % Hàm nhiệt áp suất làm việc, ih = 657,3 (kcal/kg) Hàm nhiệt nước áp suất làm việc, in = 152,2 (kcal/kg) 13303,3  (667, − 152, 2)  100 = 1779,532 kg/ngày 5500  70 SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 88 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày Số ngày sản xuất năm: 351 ngày Lượng dầu sử dụng năm: mFO = 351 1779,532 = 624615,7 (kg/năm sản xuất) Khối lượng riêng dầu FO: d = 0,970 kg/lít Thể tích dầu FO cần dùng năm: V= m 624615,7 = = 643933,7 (lít/năm) d 0, 970 8.1.7 Dầu DO Dự phòng để chạy máy phát điện đề phòng trường hợp điện, sử dụng lít/ ngày nên năm sử dụng là: x 351 = 1404 (lít) 8.2 Tính nước 8.2.1 Nước dùng cho sản xuất Nước dùng sản xuất nước tham gia trực tiếp vào trình sản xuất enzyme mannanase, nước dùng sản xuất bao gồm: - Nước dùng để pha loãng sơ - Nước dùng để pha lỗng - Nước dùng pha chế mơi trường lên men - Nước dùng cho trình nhân giống - Nước dùng cho trình lên men - Nước dùng cho cơng đoạn hịa tan tủa Lượng nước dùng cho sản xuất ngày là: 11380,25 (lít/ngày) 8.2.2 Nước sử dụng phục vụ cho việc sản xuất Nước dùng phục vụ cho việc sản xuất sử dụng vào mục đích phụ trợ cho sản xuất, chúng không tham gia trực tiếp vào thành phần sản phẩm nên yêu cầu loại nước thấp nước dùng cho sản xuất Nước phục vụ cho sản xuất bao gồm nước vệ sinh thiết bị, đường ống, nước sử dụng cho lò hơi… Chọn tổng thể tích nước sử dụng phục vụ việc sản xuất 15% lượng nước dùng cho sản xuất Lượng nước phục vụ cho việc sản xuất ngày là: V pv = 0,15  11156,04 = 1673, 41 (lít/ngày) 8.2.3 Nước sinh hoạt 8.2.3.1 Nước cho nhà tắm, vệ sinh SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 89 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày Nước dùng cho nhà tắm, vệ sinh 50 lít/người/ngày Số người làm việc ngày nhà máy 108 người Lượng nước dùng cho nhà tắm, vệ sinh ngày là: Vsh = 50 108 = 5400 (lít/ngày) 8.2.3.2 Nước dùng cho nhà ăn tập thể Tiêu chuẩn nước dùng cho nhà ăn tập thể 30 lít/người/ngày Lượng nước dùng cho nhà ăn nhà máy là: Vna = 30  108 = 3240 (lít/ngày) 8.2.3.3 Nước dùng cho tưới Diện tích xanh nhà máy là: 429 m2, tiêu chuẩn cho m2 xanh 1.5 lít/ngày Vậy lượng nước cần cho tưới là: Vtc = 1,5  429 = 643,5 (lít/ngày) 8.2.3.4 Nước dùng cho cứu hỏa Nước dùng cho cứu hỏa cần 2.5 lít/giây dùng chữa cháy Vậy lượng nước cần dùng là: Vch = 2,5   3600 = 27000 (lít/ ngày) Tổng lượng nước dùng cho sinh hoạt ngày là: Vt = 5400 + 3240 + 643,5 + 27000 = 36283,5 (lít/ngày) 8.2.4 Tổng lượng nước sử dụng nhà máy năm là: Vn = (11380, 25 + 1673, 41 + 36283, 5)  351 = 17317.34 (m3/năm) 1000 SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 90 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày Chương 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM Kiểm tra sản xuất, chất lượng sản phẩm khâu quan trọng ngành cơng nghiệp nói chung, ngành cơng nghiệp sản xuất dược phẩm nói riêng Kiểm tra sản xuất nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm từ khâu ban đầu thành phẩm, đảm bảo cho công nhân thao tác quy trình kỹ thuật, tránh mối nguy hại đến sản phẩm tránh gây cố kỹ thuật, hư hại đến máy móc, thiết bị Kiểm tra sản xuất giúp ta đánh giá cụ thể tình hình hoạt động nhà máy Đồng thời, qua phát sai sót để điều chỉnh có biện pháp cải thiện kỹ thuật để nhà máy hoạt động tốt nhằm nâng cao suất chất lượng sản phẩm 9.1 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào 9.1.1 Rỉ đường Muốn có sản phẩm đạt chất lượng yếu tố nguyên liệu đầu vào yếu tố vô quan trọng Khi thu nhận rỉ đường phải sạch, không lẫn tạp chất, màu sẫm Trước đưa vào sản xuất: Tiến hành kiểm tra trước lúc nhập vào xilơ Nếu có biến đổi rõ rệt tiêu chất lượng phải báo cho phịng kỹ thuật cơng nghệ để có biện pháp xử lý 9.1.2 Nước dùng để thủy phân rỉ đường Kiểm tra độ cứng, độ pH độ oxy hoá nước - Độ cứng cho phép: ÷ mg đương lượng - Độ pH: 6.8 ÷ 7.3 (đo giấy quỳ) Độ oxy hoá :  mg Kiểm tra độ Nước sản xuất phải bảo đảm suốt, không màu mùi vị lạ, không chứa vi sinh vật gây bệnh - 9.2 Kiểm tra công đoạn sản xuất 9.2.1 Thủy phân rỉ đường Trong trình thủy phân ta cần: - Kiểm tra thường xuyên nhiệt độ, pH đảm bảo thích hợp axit mơi trường Ngồi cịn kiểm tra tốc độ thủy phân, tốc độ nâng nhiệt giữ nhiệt đồng hồ nhiệt kế - Kiểm tra mức độ thủy phân: Dùng iot để kiểm tra - Kiểm tra nồng độ dịch đường chảy vào thiết bị pha chế SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 91 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày - Kiểm tra độ cuả dịch lọc 9.2.2 Pha chế dịch lên men Cần kiểm tra tỉ lệ chất dinh dưỡng cho vào dịch trước trùng Kiểm tra pH dung dịch trung tính để bảo đảm cho q trình sau trùng đem lên men 9.2.3 Lên men Lên men giai đoạn quan trọng trình sản xuất, định suất chất lượng sản phẩm Vì cần kiểm tra thường xuyên nghiêm ngặt Để đảm bảo trình lên men đạt hiệu cao phải ý khống chế điều kiện kỹ thuật nêu chương như: - Thiết bị lên men phải vô khuẩn trước sử dụng, thường trùng nhiệt 2,5 - at thời gian 3h - Nhiệt độ: Pha đầu giữ 300C, pha sau giữ 22-250C - Áp suất: 1kG/cm2 - Lượng khơng khí: 30÷40m3/giờ cho 1m3 mơi trường - Cơng suất khuấy trộn: kW/m3/giờ - pH trì khoảng 6,5-6,8 - Khi bọt nhiều phải tiếp dầu phá bọt để CO2 thoát dễ dàng Các chế độ kiểm tra cần thiết giai đoạn này: - Nhiệt độ, lượng khơng khí, áp suất phải kiểm tra thường xuyên có chiều hướng thay đổi phải chỉnh - pH kiểm tra lần - OD đo độ đục máy so màu thường đo vào thứ 0; 6; 12; 18 - Enzyme đo vào thứ 6; 12; 16; 20; 24; 28; 32; 36 kết thúc q trình 9.2.4 Cơng đoạn sau lên men Cần kiểm tra pH dịch sau lên men để đảm bảo pH 6,8 ÷ 7,4 đạt, hàm lượng enzyme trong dịch khoảng 110 kg/m3 dịch lên men Đo pH q trình trích ly Đo pH trình kết tinh Kiểm tra độ ẩm penicillin sau li tâm, ép lọc, sấy 9.3 Kiểm tra chất lượng sản phẩm Phương pháp xác định hoạt tính enzyme chitosanase: Hoạt tính enzyme chitosanase xác định qua sản phẩm tạo hàm lượng đường khử tạo sau phản ứng Nguyên tắc: SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 92 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày Khi enzyme chitosanase thủy phân chitosan tạo oligosaccharide có chứa đường khử D – glucosamine Phương pháp DNS (acid dinitrosalicylic) kiểm tra có mặt nhóm (C =O) đường khử, oxy hóa nhóm aldehyt đường, đồng thời 3,5-dinitrosalicylic bị khử tạo thành 3-amino, 5-nitrosalicylic môi trường kiềm - CHO- → COO- 3,5-dinitrosalicylic → 3-amino, 5-nitrosalicylic Theo trình tự phản ứng, phân tử đường phản ứng với DNS Nguyên liệu tác nhân phản ứng DNS bao gồm: - Nước cất: 1416 ml - 3,5 Acid dinitrosalicylic C7H4N2O7: 10,6 g - NaOH: 19,8 g - Muối Seignette KNaC4H4O6.4H2O: 306 g - Phenol 7,6 ml - Natri metabisulfit: 8,3 g Chuẩn bị mẫu đo độ hấp thụ quang học mẫu enzyme: - Chuẩn bị ống nghiệm, ống mẫu thí nghiệm, ống đối chứng Lấy ml dịch enzyme cho vào ống, ống đối chứng cho vào 0.6 ml dung dịch NaOH 10N để bất hoạt enzyme Sau thêm vào ống 3ml dung dịch chitosan 0,2% Đặt ống nghiệm bể ổn nhiệt nhiệt độ 500C/ 20 phút - Sau đó, nhỏ 0,6 ml dung dịch NaOH 10N vào ống thí nghiệm để dừng phản ứng - Ly tâm ống, hút ống ml dịch trong, thêm vào ống ml DNS, đặt bể ổn nhiệt nhiệt độ 950C/ - 10 phút để nguội đến nhiệt độ phòng đo A540 - Lượng đường khử tạo tính theo phương trình đường chuẩn Định nghĩa đơn vị hoạt tính enzyme chitosanase: Một đơn vị hoạt tính enzyme chitosanase lượng enzyme cần thiết xúc tác phản ứng thủy phân để giải phóng µmol đường khử thời gian phút điều kiện phương pháp phân tích [5] SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 93 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày Chương 10: AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG 10.1 An toàn lao động 10.1.1 Tai nạn xảy nguyên nhân sau + Tổ chức lao động liên hệ phận không chặt chẽ + Các thiết bị bảo hộ lao động thiếu không đảm bảo + Ý thức chấp hành kỷ luật công nhân chưa cao + Vận hành thiết bị, máy móc khơng quy trình kỹ thuật + Trình độ lành nghề nắm mặt kỹ thuật cơng nhân cịn yếu + Các thiết bị, máy móc trang bị khơng tốt chưa hợp lý 10.1.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động + Tại phân xưởng cần có biển báo quy định vận hành + Bố trí lắp đặt thiết bị phù hợp với trình sản xuất + Các loại thiết bị có động gàu tải, máy nghiền…phải có che chắn cẩn thận + Các đường ống nhiệt phải có lớp bảo ơn, có áp kế + Các thiết bị chứa CO2 lỏng, khí nén phải đặt xa nơi đơng người, có áp kế, rơ le nhạy Trước nén khí thiết bị phải kiểm tra kỹ + Kho xăng, dầu, nguyên liệu phải đặt xa nguồn nhiệt Trong kho phải có bình CO2 chống cháy vịi nước để chữa lửa Ngăn chặn người vô phận vào khu sản xuất kho tàng Không hút thuốc kho + Làm theo hướng dẫn sơ đồ qui trình cơng nghệ, tuyệt đối khơng tự ý làm khác Khi cần thay đổi điều phải thơng báo đề nghị trước với trưởng ca người có trách nhiệm 10.1.3 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 SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 94 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày 10.1.4 Các trạm khí nén Các máy nén khí thường đặt riêng biệt nhà tầng, thiết kế theo yêu cầu “tiêu chuẩn phòng cháy thiết kế xây dựng xí nghiệp cơng nghiệp vùng dân cư” “tiêu chuẩn vệ sinh thiết kế xí nghiệp cơng nghiệp” cần ngăn phịng trạm khí nén khơng có tầng mái, dễ tháo, tỉ lệ diện tích cửa sổ, 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 10.1.5 Các máy lọc để làm thu hồi khí, bụi Sự nhiễm bẩn khơng khí xảy phịng 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 dễ bốc cháy hay chất dễ nổ trang bị phù hợp với luật an tồn có tính đến đảm bảo làm liên tục 10.2 Bảo vệ môi 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 hoá 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 mơi 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 nhiễm 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 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 SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 95 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày (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) SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 96 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày LỜI CẢM ƠN Tơi xin chân thành cảm ơn T.S Nguyễn Hồng Minh, hướng dẫn tận tình cho tơi gần tháng qua Nhờ có giúp đỡ tơi hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Cơ hướng dẫn cặn kẽ cho từ trang đồ án đến Tơi thật khơng biết nói ngồi việc gởi lời cảm ơn chân thành tơi đến cô! Nhân đây, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ tôi, người bên ủng hộ, động viên tài tinh thần để tơi hồn thành tốt đồ án tơt nghiệp mình! SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 97 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày KẾT LUẬN Hiện ngành cơng nghệ enzyme nói chung nước ta chưa phát triển mạnh Đặc biệt enzyme chitosanase, giới nghiên cứu từ năm đầu thập niên 90, nước ta nghiên cứu cịn q Vì vậy, tơi hi vọng đồ án thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp nuối cấy chìm mình, có ích việc nghiên cứu loại enzyme Việt Nam Cũng thông qua việc làm đồ án, mà tơi có thêm nhiều lượng kiến thức ezyme, chun ngành Nó thật có ích với tơi Cuối cùng, xin cảm ơn q thầy cô bỏ thời gian, công sức xem qua tơi góp ý cho tơi SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 98 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Trần Thế Truyền, Giáo trình “Cơ sở thiết kế nhà máy.” 2006 [2] TS Bùi Xn Đơng, Giáo trình “Cơng nghệ enzyme.” 2015 [3] ThS Phạm Ngọc Thùy, “Bước đầu nghiên cứu thu nhận chế phẩm enzyme chitosanase kỹ thuật từ Streptomyces griseus,” Tạp chí khoa học - Cơng nghệ thủy sản, 03, 2008 [4]"Lựa chọn điều kiện tối ưu để sản xuất chitosanase từ Streptomyces Griseus (Chủng NN2)" [5] ThS Nguyễn Thị Phương Nhung, “Thu nhận mô tả đặc tính Enzyme Chitosanasse từ Vi khuẩn Bacilus Licheniforrmis NN1,” 2012 [6] Th.S Bùi Thị Hường, “‘Nghiên cứu thu nhận xác định số đặc tính enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus licheniformis VKNN1,’” Trường Đại Học Nông Nghiệp, Hà Nội, 20114 [7] TS Lê Lý Thùy Trâm, Giáo trình “Vi sinh.” 2015 [8] Cao Đăng Nguyên, Đỗ Quý Hai, Giáo trình " Cơng nghệ protein", NXB Đại học Huế, 2007 [9] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuôn, Hồ Lê Viên (1992), Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập 1, NXB Đại học Kỹ thuật Hà Nội [10] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khn, Hồ Lê Viên (1992), Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập 2, NXB Đại học Kỹ thuật Hà Nội [11] PGS.TSKH Lê Văn Hồng, Các q trình thiết bị công nghệ sinh học công nghiệp Tài liệu nước [12] B B Aam, E B Heggset, A L Norberg, M Sørlie, K M Vårum, and V G H Eijsink, “Production of chitooligosaccharides and their potential applications in medicine,” Mar Drugs, vol 8, no 5, pp 1482–1517, 2010 [13] M Rinaudo, “Chitin and chitosan: Properties and applications,” Prog Polym Sci., vol 31, no 7, pp 603–632, 2006 [14] Akira Ohtakara, Chitosanase from Streptomyces griseus.pdf 1988 SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 99 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày [15] V Eijsink, I Hoell, and G Vaaje-Kolstada, “Structure and function of enzymes acting on chitin and chitosan.,” Biotechnology & genetic engineering reviews, vol 27, no June 2013 pp 331–366, 2010 [16] Y J Zhou W1, Yuan H, Wang J, “Production, purification and characterization of chitosanase produced by Gongronella sp JG.” [17] “Chitosanase: Molecular sequence data.” [18] M Shimosaka, M Nogawa, Y Ohno, and M Okazaki, “Chitosanase from the Plant Pathogenic Fungus, Fusarium solani f sp Phaseoli —Purification and Some Properties,” Bioscience, Biotechnology and Biochemistry, vol 57, no pp 231–235, 2014 [19] T F A links open the author workspace O the author workspaceTakeshi O A links open the author workspace Y I A links open the author workspace S Goto, “Specificity of chitosanase from Bacillus pumilus,” Biochim Biophys Acta Protein Struct Mol Enzymol., 1994 [20] D E E DENNIS M FENTON†, “Purification and Mode of Action of a Chitosanase from Penicillium islandicum,” Publ by Microbiol Soc., 1981 [21] P I K T H K K J C I S K K Chung, “Purification of a constitutive chitosanase produced by Bacillus sp MET 1299 with cloning and expression of the gene,” FEMS Microbiol Lett., 2006 [22] R B T Fukamizo, Y Honda, S Goto, I Boucher, “Reaction mechanism of chitosanase from Streptomyces sp N174,” Biochem J., 1995 [23] M Mitsutomi, M Isono, and A Uchiyama, “Chitosanase activity of the enzyme previously reported as β-1, 3-1, 4-glucanase from Bacillus circulans WL-12,” Bioscience, 1998 [24] C A Omumasaba, N Yoshida, Y Sekiguchi, K Kariya, and K Ogawa, “Purification and some properties of a novel chitosanase from Bacillus subtilis KH1,” Journal of General and Applied Microbiology, vol 46, no pp 19–27, 2000 Link [25] https://vi.wikipedia.org/wiki/Enzym [26] “Máy ly tâm đĩa - hãng Alibaba.” https://vietnamese.alibaba.com/product-detail/high-quality-centrifugal-discpolishing-machine-293910282.html?s=p [27] "Máy phân ly - ly tâm" - Voer SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 100 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày https://voer.edu.vn/m/may-ly-tam-phan-ly/614faf6b [28] “Thiết bị trao đổi nhiệt alpha laval” http://media.vatgia.vn/ir_type6/kod1309767641.jpg [29].https://cndhtp34.wordpress.com/2012/06/03/cong-nghe-san-xuat-nuocxoai-2/comment-page-1/ [30] Alibaba, “tủ cấy.” https://vietnamese.alibaba.com/product-detail-img/b-n-ch-y-nh-t-nu-i-c-y-m-thc-v-t-d-ng-ch-y-t-ng-n-i-937546514.html [31] Operating manual “Bionet F3 – 50/500 pilot and small industrial production sip bioreactors/fermentors”, Bionet Engineering, Fuente Álamo (Murcia) Spain [32] “Thiết bị lọc khung bản.” http://thegioiloc.com.vn/?php=news_detail&id=332&p=48 [33] “Máy lọc ép khung - hãng Alibaba.” https://vietnamese.alibaba.com/product-detail/small-filter-press-cost-effectivelaboratory-filter-press-60603986863.html?s=p [34] “Thiết bị cô đặc chân không ZJN 300-1000 - hãng Alibaba.” https://vietnamese.alibaba.com/product-detail/zjn-300-1000-vacuumdecompressing-concentrator-60571569010.html [35] “Thiết bị lọc chân không.”- C ty T xây dựng môi trường Đ Châu http://www.vietnamfilter.com.vn/san-pham-loc-chat-long/loc-khung-ban/mayloc-khung-ban.html [36] “Thiết bị ly tâm lạnh DHSY204 - hãng Alibaba.” https://vietnamese.alibaba.com/product-detail/dhsy204-auto-cooking-oil-diskcentrifuge-separator-60427014406.html [37]http://synderfiltration.com/learning-center/articles/module-configurationsprocess/tubular-membranes/ [38] http://dairyprocessinghandbook.com/chapter/membrane-technology [39].http://synderfiltration.com/learning-center/articles/module-configurationsprocess/tubular-membranes/ [40].http://dairyprocessinghandbook.com/chapter/membrane-technology [41] “Máy rửa chai tự động - Việt Trung.” http://congngheviettrung.com/may-rua-chai-tu-dong-p-192.html [42] “Máy chiết rót đóng nắp tự động - Hãng Công nghệ Tân Phú.” http://congnghetanphu.gianhangvn.com/may-chiet-rot-tu-dong-415551.html SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 101 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày [43] http://vmsco.vn/vi/san-pham/may-dan-nhan-wrap-around-2 [44].https://www.google.com.vn/search?q=b%C6%A1m+%C4%91%E1%BB% 8Bnh+l%C6%B0%E1%BB%A3ng&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwj suY7ymPjTAhUKf7wKHWnCAVgQ_AUIBigB&biw=1366&bih=590#imgrc=xlOdId BQNsq86M [45].https://www.google.com.vn/search?q=b%C6%A1m+%C4%91%E1%BB% 8Bnh+l%C6%B0%E1%BB%A3ng&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwj suY7ymPjTAhUKf7wKHWnCAVgQ_AUIBigB&biw=1366&bih=590#tbm=isch&q= b%C6%A1m+ly+t%C3%A2m&imgrc=_ [46].https://www.google.com.vn/imgres?imgurl=http://phuansinh.com/wpcontent/uploads/2015/03/mo-hinh-lo-hoi-cong-nghiep-BX-boilerinside.jpg%3Fx80170&imgrefurl=http://phuansinh.com/lo-hoi-cong-nghiep-vietnam&h=872&w=1113&tbnid=Vm9OqbkCID6AM:&tbnh=156&tbnw=200&usg= wDME0Z5xoBdkIKLo4o9vXQGQO3k=&vet=10 ahUKEwihltScrvjTAhXKjpQKHbx_BRIQ_B0IgAEwCg i&docid=mOQR0hN5NlOt HM&itg=1&sa=X&ved=0ahUKEwihltScrvjTAhXKjpQKHbx_BRIQ_B0IgAEwCg& ei=PwIdWeH6PMqd0gS8_5WQAQ SVTH: Trần Thái Thanh Tâm – 12 SH GVHD: TS Nguyễn Hoàng Minh 102 ... tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1 Kế hoạch sản xuất nhà máy. .. sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày Chương 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT ENZYME CHITOSANASE TỪ VI KHUẨN B SUBTILIS BẰNG PHƯƠNG... Minh Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme chitosanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp lên men chìm suất 1200 lít sản phẩm/ ngày Để đề phịng điện nhà máy có lắp đặt thêm máy phát điện