Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn bacilus subtilis theo phương pháp lên men chìm năng suất 10000 lít sản phẩmngày

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 MANNANASE TỪ VI KHUẨN BACILUS SUBTILIS THEO PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN CHÌM NĂNG SUẤT 10000 LÍT SẢN PHẨM/NGÀY Người hướng dẫn: TS NGUYỄN HOÀNG MINH Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ THU THẢO Số thẻ sinh viên: 107120274 Lớp: 12SH Đà Nẵng, 5/2017 TÓM TẮT Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacilus subtilis theo phương pháp lên men chìm suất 10000 lít sản phẩm/ngày” Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thảo Số thẻ sinh viên: 107120274 Lớp: 12SH Enzyme mannanase trở nên quan trọng kể từ người nhắm mục tiêu trình thủy phân polysaccharides phức tạp mô thực vật thành phân tử đơn giản như: Mannan-oligosaccharides mannoses Enzyme mannanase enzyme có vai trị quan trọng chuyển hóa chất hữu có thiên nhiên có ý nghĩa lớn công nghiệp thực phẩm (rượu, bia ), bảo vệ mơi trường, cơng nghiệp giấy Do có nhiều ứng dụng thực tế nên việc thực đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase“ việc cần thiết Từ luận giải đây, chọn đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis theo phương pháp lên men chìm suất 10000 lít sản phẩm/ngày” Từ lượng nguyên liêu sản xuất khối lượng sản phẩm 10000 lít sản phẩm/ngày Để đảm bảo vận hành tính tốn chọn thiết bị: Xử lý nguyên liệu (máy nghiền, phân ly từ tính, thùng phối trộn, hệ thống tiệt trùng làm nguội), lên men (thiết bị lên men, thiết bị nhân giống cấp I, II, thiết bị nhân giống sản xuất), tinh chế sản phẩm (thiết bị ly tâm, thiết bị đặc, thiết bị kết tủa, thùng hịa tan tủa, thiết bị siêu lọc, thùng phối trộn chất bảo quản hệ thống chiết rót chuyên nghiệp) Nhà máy xây dựng khu cơng nghiệp Hịa Cầm thuộc TP Đà Nẵng với diện tích 9520 m2, gồm phân xưởng (1440 m2), khu đất mở rộng (1080 m2) cơng trình phụ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thảo Số thẻ sinh viên: 107120274 Lớp: 12SH Khoa: Hóa Ngành: Cơng nghệ sinh học Tên đề tài đồ án: “ Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis theo phương pháp lên men chìm suất 10000 lít sản phẩm/ngày” Đề tài thuộc diện: ☐Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: + Thành phần môi trường: Bã cơm dừa 2% Bột đậu nành 1,5% Muối khoáng lỏng 1,3% Cao nấm men 0,5% Pepton 0,5% + Chủng giống vi sinh vật sử dụng: Bacilus subtilis + Môi trường lên men: lên men chìm, T = 24h, t0= 370C + Sản phẩm đầu ra: Chế phẩm enzyme với suất 10000 lít sản phẩm/ngày Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Lời cảm ơn Mục lục Danh mục hình vẽ Danh mục bảng Lời mở đầu Chương 1: Lập luận kinh tế Chương 2: Tổng quan tài liệu Chương 3: Chọn thuyết minh dây chuyền công nghệ Chương 4: Cân vật chất Chương 5: Tính chọn thiết bị Chương 6: Tổ chức Chương 7: Tính xây dựng Chương 8: Tính điện, nước Chương 9: Kiểm tra sản xuất đánh giá chất lượng sản phẩm Chương 10: An toàn lao động vệ sinh xí nghiệp Kết luận Tài liệu tham khảo Các vẽ ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): 01 vẽ tổng bình đồ 01 vẽ mặt phân xưởng 01 vẽ mặt cắt phân xưởng 01 vẽ sơ đồ hệ thống nước phân xưởng 01 vẽ dây chuyền công nghệ (A0) (A0) (A0) (A0) (A0) Họ tên người hướng dẫn: Ts Nguyễn Hoàng Minh Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 16/02./2017 Ngày hoàn thành đồ án: 19/05/2017 Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn LỜI CẢM ƠN Để hồn thiện đồ án hơm Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn đến tất thầy cô Bộ mơn Cơng nghệ Sinh học - Khoa Hóa - Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng truyền đạt kiến thức q báu để hồn thành đề tài tốt nghiệp mình, quan trọng kiến thức theo em suốt trình làm việc sau Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Hồng Minh người trực tiếp hướng dẫn em thực đề tài này, tận tâm, chu đáo trình hướng dẫn em thực đề tài Con xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân tạo điều kiện thuận lợi, tốt động viên lúc khó khăn để hoàn thành tốt tất việc trình học tập Em xin chúc TS Nguyễn Hồng Minh cơng tác tốt, đồng kính chúc q thầy Bộ môn Công nghệ Sinh học lời chúc thành đạt thành cơng cơng việc Đà Nẵng, ngày 19 tháng 05 năm 2017 Sinh viên thực Nguyễn Thị Thu Thảo i LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT Tôi: Nguyễn Thị Thu Thảo xin cam đoan đồ án tơi thực Các số liệu, kết tính tốn sử dụng trung thực, nguồn trích dẫn có thiwchs rõ ràng, minh bạch, có tính kế thừa, phát triển từ tài liệu, tạp chí, cơng trình nghiên cứu khoa học cơng bố Tơi xin chịu trách nhiệm hồn tồn lời cam đoan Sinh viên thực Nguyễn Thị Thu Thảo ii MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH ẢNH x MỞ ĐẦU Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Vị trí xây dựng 1.2.1 Đặc điểm tự nhiên 1.2.2 Giao thông vận tải 1.2.3 Nguồn nguyên liệu .4 1.2.4 Điện – Nước – Xử lý nước thải .4 1.2.5 Nhân lực .4 1.2.6 Tiêu thụ Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan enzyme mannanase 2.1.1 Giới thiệu chung enzyme mannanase .6 2.1.2 Cấu tạo enzyme mannanase 2.1.3 Tính chất enzyme mannanase 2.1.4 Nguồn thu nhận enzyme mannanase .8 2.1.5 Tình hình nghiên cứu mannanase nước giới 2.1.6 Ứng dụng enzyme mannanase 2.2.6.1 Ứng dụng công nghệ chế biến thức ăn chăn nuôi .9 2.1.6.2 Ứng dụng xử lý môi trường 2.1.6.3 Ứng dụng dược phẩm 10 2.1.6.4 Ứng dụng thực phẩm .10 2.1.6.5 Trong khai thác dầu mỏ khí đốt 10 2.2 Tổng quan vi khuẩn Bacillus subtilis .10 2.2.1 Lịch sử phát triển 10 2.2.2 Đặc điểm phân loại 11 2.2.3 Đặc điểm hình thái .11 iii 2.2.4 Đặc điểm sinh hóa .12 2.2.5 Đặc điểm nuôi cấy .12 2.3 Phương pháp nuôi cấy vi sinh vật có khả sinh enzyme 13 2.3.1 Phương pháp nuôi cấy bề mặt .13 2.3.2 Phương pháp ni cấy chìm 14 2.3.3 Ưu nhược điểm phương pháp nuôi cấy 15 2.3.3.1 Ưu nhược điểm phương pháp nuôi cấy bề mặt 15 2.3.3.2 Ưu nhược điểm phương pháp ni cấy chìm .16 2.4 Môi trường nuôi cấy sinh tổng hợp enzyme mannanase 16 2.4.1 Nguồn cacbon 16 2.4.2 Nguồn nitơ 17 2.4.3 Đặc điểm sinh hóa enzyme mannanase vi khuẩn B.subtilis 17 2.4.4 Các khống yếu tố kích thích sinh trưởng 18 Chương 3: LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 19 3.1 Lựa chọn quy trình cơng nghệ 19 3.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ .21 3.2.1 Nguyên liệu sản xuất 21 3.3.1.1 Nước 21 3.3.1.2 Khơng khí 22 3.3.1.3 Bã cơm dừa .22 3.2.1.4 Bột đậu nành .23 3.2.2 Pha chế dịch môi trường 23 3.2.3 Tiệt trùng, làm nguội 24 3.2.4 Nhân giống sản xuất 25 3.2.5 Cấy giống .26 3.2.6 Lên men .26 3.2.7 Ly tâm .26 3.2.8 Cô đặc 27 3.2.9 Kết tủa enzyme 27 3.2.10 Ly tâm .28 3.2.11 Hòa tan tủa 28 3.2.12 Siêu lọc loại muối 28 3.2.13 Phối trộn với chất ổn định 29 3.2.13 Đóng chai 29 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 30 iv 4.1 Kế hoạch sản xuất nhà máy 30 4.2 Các số liệu ban đầu .30 4.3 Hao hụt qua công đoạn 30 4.3.1 Hao hụt khối lượng vận chuyển qua công đoạn .30 4.3.2 Sự thay đổi độ ẩm qua công đoạn .31 4.4 Tính tốn qua cơng đoạn .31 4.4.1 Các công đoạn thu nhận chế phẩm enzyme 31 4.4.1.1 Đóng chai 31 4.4.1.2 Phối trộn với chất bảo quản 32 4.4.1.3 Siêu lọc loại muối (NH4)2SO4 32 4.4.1.4 Hòa tan tủa 32 4.4.1.5 Ly tâm 33 4.4.1.6 Kết tủa enzyme 33 4.4.1.7 Cô đặc .34 4.4.2 Công đoạn lên men thu nhận sản phẩm thô 35 4.4.2.1 Ly tâm thu dịch enzyme thô .35 4.4.2.2 Lên men 35 4.4.2.3 Cấy giống vào Bioreactor 35 4.4.2.4 Tiệt trùng làm nguội 37 4.4.2.5 Pha chế dịch môi trường 37 4.4.2.6 Tính thành phần mơi trường cần chuẩn bị ngày 38 4.4.3 Công đoạn chuẩn bị môi trường nuôi cấy 38 4.4.3.1 Các công đoạn chuẩn bị bột đậu nành 38 4.4.3.2 Các công đoạn chuẩn bị bã cơm dừa 39 4.4.4 Chuẩn bị môi trường nhân giống 40 4.4.4.1 Mơi trường hoạt hóa 40 4.4.4.2 Môi trường nhân giống cấp I, II .40 4.5 Tổng kết 42 Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 44 5.1 Bảng liệt kê thiết bị có dây chuyền sản xuất enzyme mannanase 44 5.2 Một số công thức thường sử dụng phần 45 5.2.1 Công thức tính số thiết bị cần chọn làm việc liên tục 45 5.2.2 Cơng thức tính số thiết bị làm việc gián đoạn .45 5.2.3 Cơng thức tính bunke 45 5.3 Tính chọn thiết bị phân xưởng sản xuất 47 v 5.3.1 Tính chọn thiết bị máy rửa sơ 47 5.3.2 Tính chọn thiết bị nghiền 48 5.3.3 Tính chọn thiết bị phân ly từ tính 49 5.3.4 Tính chọn thùng pha chế môi trường 50 5.3.5 Tính chọn thiết bị tiệt trùng làm nguội 50 5.3.6 Tính chọn thiết bị nhân giống 51 5.3.6.1 Chọn tủ cấy 51 5.3.6.2 Nhân giống cấp I .52 5.3.6.3 Nhân giống cấp II .53 5.3.6.4 Nhân giống sản xuất 53 5.3.7 Tính chọn thiết bị lên men 54 5.3.8 Tính chọn thiết bị ly tâm 56 5.3.9 Tính chọn thiết bị cô đặc .56 5.3.10 Tính chọn thiết bị kết tủa enzyme 57 5.3.11 Tính chọn thiết bị ly tâm 58 5.3.12 Tính chọn thùng hịa tan tủa 59 5.3.13 Tính chọn thiết bị siêu lọc lọa muối (NH4)2SO4 60 5.3.14 Tính chọn thùng phối trộn chất ổn định 61 5.3.15 Thiết bị rót chai đóng nhãn 61 5.3.16 Tính chọn thùng chứa 63 5.3.16.1 Tính chọn thùng chứa canh trường enzyme sau lên men 63 5.3.16.2 Thùng chứa dịch enzyme thô 64 5.3.16.3 Thùng chứa enzyme sau kết tủa .64 5.3.16.4 Thùng chứa dịch bã sau ly tâm 64 5.3.16.5 Thùng chứa dung dịch muối sau công đoạn loại muối 65 5.3.16.6 Thùng chứa dung dịch bảo quản glycerol 65 5.3.17 Tình chọn bunke 66 5.3.17.1 Tính chọn bunke chứa bã cơm dừa 66 5.3.17.2 Tính chọn bunke chứa bột đậu nành 66 5.3.17.3 Tính chọn Bunke chứa sinh khối .67 5.3.17.4 Tính chọn Bunke chứa muối (NH4)2SO4 67 5.3.18 Tính chọn thùng chứa nước 68 5.3.18.1 Thùng chứa nước cho công đoạn rửa .68 5.3.18.2 Thùng chứa nước cho cơng đoạn hịa tan tủa 69 5.3.18.3 Thùng chứa nước cho công đoạn pha chế môi trường 69 vi Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis Vậy: Qnn = 2400  998  4,186 (37 − 25)  = 962525, 491(kJ) 1000 Áp dụng công thức (CT 8.7) lượng nước cần là: Qnn i − Tra bảng (I.250) [Tr 312, 5] 370C, ta có: Dnn = Hàm nhiệt nước : i = 612,12 (kcal/kg) Hàm nhiệt nước :  = 37 (kcal/kg) Vậy: Dnn = 962525, 491 = 400 (kg/ngày) 4,184 (612,12 − 37) 8.1.1.3 Tính nhiệt – q trình đặc: Theo mục 5.3.8, tiêu hao thiết bị cô đặc Dcđ = 1100 kg/h Thời gian cô đặc giờ, vậy: Lượng cần cung cấp cho thiết bị cô đặc: D = 1100×1 = 1100 (kg/ngày) Lượng nhiệt lượng có quan hệ theo cơng thức sau: D= Q i − Trong đó: i – Nhiệt hàm nước áp suất làm việc P = 2,5 kg/cm2, i = 640 (kcal/kg) λ – Nhiệt hàm nước ngưng,  = 100 (kcal/kg) Lượng nhiệt cấp cho thiết bị đặc ngày: Qcđ = D(i − ) =1100(640 −100) = 594000 (kcal) = 2485355,65 (kJ) 8.1.2 Tổng lượng dùng nhà máy, ngày Bảng 8.1 Bảng tổng kết dùng nhà máy Công đoạn Lượng tiêu thụ (kg/ngày) Tiệt trùng 1082,19 Lên men 400 Cô đặc 1100 Tổng công đoạn 2582,19 Tổng lượng sử dụng cho trình truyền nhiệt nhà máy là: Dtn = 2582,19(kg/ngày) Lượng cần cung cấp: DH = Dtn + Dph Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo Hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Minh 91 Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis Dph : Lượng dùng cho vệ sinh thiết bị, đường ống, bề mặt sàn, tiệt trùng thiết bị ban đầu Giả sử: Dph = 0, 25Dtn = 0, 25  2582,19 = 645,55 (kg/ngày) Vậy: DH = 2582,19 + 645,55 = 3227,74 (kg/ngày) 8.1.3 Tính chọn lị Lượng thực tế cần dùng là: Dtt = DH  Chọn  = 0,9 : Hệ số tổn thất nhiệt mát đường ống, trở lực nguyên nhân khác 3227,19 D= = 3586,38 (kg/ngày) tt 0,9 Chọn lò đốt, sử dụng dầu FO [33] Bảng 8.2 Các đặc tính kỹ thuật Mã hiệu Kiểu Hiệu suất Nhiên liệu Năng suất sinh Áp suất làm việc LD3/10W Ống lò lửa nằm ngang 89 – 90% Dầu DO, FO, Gas 3000 (kg/giờ) 10 (kg/cm2) Nhiệt độ bão hịa 183 0C Hình 8.1 Lị LD3/10W Số lò cần dùng: n = 3586,37 3000  24 Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo = 0, 0498 (thiết bị) Hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Minh 92 Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis Vậy chọn lò LD3/10W cho nhà máy 8.1.4 Tính nhiên liệu dầu FO Dầu FO sử dụng cho lò hơi: G = D(ih − in) 100 Qp n Trong Qp : D: Nhiệt lượng dầu, Q = 5500 (kcal/kg) Năng suất tổng cộng nồi phải thường xuyên chạy: D = 3586,38 (kg/giờ) n: Hệ số tác dụng hữu ích nồi hơi, n = 70 % ih: Hàm nhiệt áp suất làm việc, ih = 657,3 (kcal/kg) Hàm nhiệt nước áp suất làm việc, in = 152,2 (kcal/kg) 3586,38 (667, −152, 2) G= 100 = 479, 74 (kg/ngày) 5500  70 Số ngày sản xuất năm: 351ngày Lượng dầu sử dụng năm: in: mFO = 351 479,74 = 168387,53 (kg/năm sản xuất) Khối lượng riêng dầu FO: d = 0,970 kg/lít Thể tích dầu FO cần dùng năm: m 168387,53 V= = = 173595,39 (lít/năm) d 0,970 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 rửa nguyên liệu Nước dùng cho cơng đoạn hịa tan tủa Nước dùng pha chế mơi trường lên men Nước dùng cho q trình nhân giống Theo bảng 4.9, lượng nước dùng cho sản xuất ngày là: 23118,93 (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 khơng 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 Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo Hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Minh 93 Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis dụng cho lị 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: Vpv = 0,15 23118,93 = 3467,84 (lít/ngày) 8.2.3 Nước sinh hoạt 8.2.3.1 Nước cho nhà tắm, vệ sinh Nước dùng cho nhà tắm, vệ sinh 50 lít/người/ngày Lượng nước dùng cho nhà tắm, vệ sinh ngày là: Vsh = 50101 = 5050 (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101 = 3030 (lít/ngày) 8.2.3.3 Nước dùng cho tưới Diện tích xanh nhà máy là: 787,50 m2, tiêu chuẩn cho m2 xanh 1,5 lít/ngày Vậy lượng nước cần cho tưới là: Vtc = 1,5 787,50 = 1181, 25 (lít/ngày) 8.2.3.4 Nước dùng cho cứu hỏa Nước dùng cho cứu hỏa cần 2,5 lít/giây dùng chữa cháy giờ, bình quân năm sử dụng lần Vậy lượng nước cần dùng là: Vch = 2,510800 = 54000 (lít/năm) 8.2.3.5 Tổng lượng nước dùng cho sinh hoạt ngày là: Vt = 5050 + 3030 +1181 = 9261(lít/ngày) 8.2.4 Tổng lượng nước sử dụng nhà máy năm là: Vn= (23118,93 + 3467,84 + 9261, 00)  351 + 54000 = 12636,567 (m3/năm) 1000 8.2.5 Tính kích thước đài nước Để dự trữ cho sản xuất sinh hoạt nhà máy cần xây đày nước chứa nước Đài chứa nước dự trữ cho ngày sản xuất sinh hoạt Đài có dạng hình trụ trịn chiều cao H, bán kính R Hệ số chứa đầy đài nước 0,85 Lượng nước cần cấp cho sản xuất dùng ngày là: Vbsx = 23118,93 = 46, 24 (m3) 1000 Lượng nước cần cấp cho phục vụ sản xuất sinh hoạt dùng ngày là: Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo Hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Minh 94 Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis (3467,84 + 9261,00)  = 25, 46 (m3) 1000 Vậy tổng lượng nước cần dự trữ cho hai ngày làm việc là: VT = 46, 24 + 25, 46 = 71,70 (m3) Vpv = Chọn đài nước có đường kính đài D = 6m, chiều cao đài nước là: 3,14 R2 Vd = H H=  71, 70 VT = 2,984 (m) = 0,85 3,14  D 0,85 3,14  36 Vậy chọn đài nước có kích thước: (D x H) = x (m) Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo Hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Minh 95 Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis Chương 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM Kiểm tra sản xuất nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm nhà máy đảm bảo trình thao tác quy trình kỹ thuật Đồng thời, q trình kiểm tra sản xuất cịn có mục đích đưa giải pháp kịp thời phát sai sót Do đó, q trình quan trọng cần thực nghiêm ngặt nhà máy để đảm bảo hoạt động hiệu liên tục Nhà máy thực hệ thống quản lý chất lượng theo TCVN ISO 9001: 2000 9.1 Kiểm tra nguyên liệu đầu vào Nguyên liệu sử dụng sản xuất enzyme mannanase bã cơm dừa, bột đậu nành, nguyên liệu trước vào sản xuất phải kiểm tra chất lượng 9.1.1 Bã cơm dừa Muốn có sản phẩm đạt chất lượng yếu tố nguyên liệu đầu vào yếu tố vô quan trọng Khi thu nhận: Màu sắc: Màu trắng Mùi: Có mùi đặc trưng dừa, không mốc, chua,khét Trạng thái: Bã com dừa phải khơ, rời, khơng vón cục khơng bốc nóng, khơng lẫn sạn đá, sâu mọt Xác định khối lượng riêng Trước đưa vào sản xuất: Tiến hành kiểm tra trước lúc nhập vào bunke chứa 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 Bột đậu nành Bột đậu nành thu mua sử dụng ngày, đặc tính bã đậu nành độ ẩm cao (khoảng 50%) lại giàu hàm lượng dinh dưỡng, môi trường lý tưởng cho vi sinh vật phát triển, gây mùi hôi, sinh độc tố làm giảm hàm lượng dinh dưỡng, trước thu mua phải lựa chọn bã đậu nành có màu trắng tươi, khơng có mùi lạ, dùng ngày 9.2 Kiểm tra giống vi khuẩn Bacillus subtilis Tiến hành nhuộm gram quan sát kính hiển vi để quan sát đặc điểm hình thái giống vi khuẩn Ở điều kiện thường vi khuẩn Bacillus subtilis trực khuẩn nhỏ, hai đầu trịn, bắt màu tím Gram (+), có kích thước 0,5 - 0,8µm x 1,5 - 3µm, đơn lẻ thành chuỗi ngắn Vi khuẩn có khả di động, có - 12 lơng Cần tiến hành phản ứng sinh hóa để đảm bảo giống đạt yêu cầu cho trình sản xuất 9.3 Kiểm tra nước dùng pha chế môi trường lên men Kiểm tra độ trong, màu sắc vi sinh vật nước sau xử lý Nước sản Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo Hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Minh 96 Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis xuất phải bảo đảm, không màu mùi vị lạ, không chứa vi sinh vật gây bệnh Kiểm tra độ cứng, độ pH độ oxy hoá nước Ðộ cứng cho phép:  mg đương lượng/lit Ðộ pH: 6,8 7,3 (Ðo giấy quỳ) Ðộ oxy hoá:  mg (Ðo phương pháp KMnO4) 9.4 Kiểm tra công đoạn sản xuất 9.4.1 Kiểm tra trình lên men 9.4.1.1 Kiểm tra công đoạn nhân giống Cứ kiểm tra sinh trưởng, phát triển vi khuẩn Bacillus subtilis cách đếm số lượng tế bào có đơn vị thể tích dịch kính hiển vi Ðồng thời kiểm tra tính khiết giống 9.4.1.2 Kiểm tra cơng đoạn lên men Kiểm tra q trình lên men chính: Thường kiểm tra lần /1 ca Kiểm tra nhiệt độ dịch lên men mức độ thay đổi nhiệt độ để điều chỉnh lượng nước vào thiết bị Quan sát lớp bọt bề mặt dịch mức độ sủi bọt Kiểm tra nhiễm khuẩn xác định giá trị pH dịch Kiểm tra mức độ kết lắng huyền phù Kiểm tra nồng độ enzyme dịch lên men, nồng độ chất dinh dưỡng có biện pháp can thiệp cần thiết 9.4.2 Kiểm tra trình kết tủa enzyme Kiểm tra q trình kết tủa có tính định kỳ thường giờ/1 lần, cách quan sát kết lắng enzyme theo thời gian, theo dõi điều chỉnh lượng muối vào kết tủa tốc độ đảo trộn để trình kết tủa đạt kết tốt Phải đảm bảo nhiệt độ suốt trình kết tinh giữ điều kiện lạnh (4 C), có thay đổi nhiệt độ đáng kể có biện pháp can thiệp để tránh làm biến tính enzyme 9.5 Kiểm tra chất lượng sản phẩm Trong sản xuất enzyme mannanase, để đánh giá chất lượng enzyme thường đánh giá theo số hoạt độ Hoạt tính mannanase kiểm tra cách pha 0,1 ml dung dịch enzyme mannanase pha lỗng thích hợp với 0,9 ml 0,5% agaran đậu nành (LBG) 50 mM chất đệm citrate (pH 6.0) 500C 10 phút Lượng đường giảm đo phương pháp dinitrosalicylic acid (DNS) sử dụng mannose theo tiêu chuẩn (Miller, 1959) Một đơn vị (U) hoạt tính enzyme định nghĩa lượng enzyme sản xuất 1mol mannose/phút điều kiện khảo nghiệm Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo Hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Minh 97 Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis 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 cịn thiếu khơng 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 vơ 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 tồn 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 công nghệ tất công 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 đoán nhận theo nhóm chất vận chuyển Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo Hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Minh 98 Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis 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 10.1.6 Máy nghiền Được đặt phòng riêng biệt, xung quang có khoảng trống với chiều rộng lớn 1,5m Cho phép nạp khí hố, cịn 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 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 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 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 Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo Hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Minh 99 Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis 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) Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo Hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Minh 100 Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis KẾT LUẬN Qua tháng nhận đề tài, với nỗ lực cố gắng thân giúp đỡ tận tình TS Nguyễn Hồng Minh, tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp Qua đồ án giúp củng cố thêm nhiều kiến thức thời gian học vừa qua rút nhiều kinh nghiệm việc thiết kế nhà máy sau: Về lập luận kinh tế chọn khu cơng nghiệp Hịa Cầm- Đà Nẵng có nguồn ngun liệu, cung ứng tốt cho nhà máy công nghiệp khác giao thông thuận lợi Về tổng quan tài liệu: sử dụng tài liệu ngồi nước có uy tín công nhận Về dây chuyền công nghệ: sử dụng chủng Bacilus subtilis phương pháp lên men chìm để sản xuất enzyme mannanase Về tính cân vật chất: từ 10000 lít sản phẩm đầu ta tính nguyên liệu đầu vào cần cung cấp Về thiết bị: Sử dụng thiết bị có sẵn nước nhập từ nước ngồi Về tính tổ chức xây dựng: nhà máy phân công lao động theo hình thức trực tiếp gián tiếp Được tính tốn xây dựng với tổng diện tích nhà máy 95000 m2 Về lượng sử dụng 2582,19 kg/ngày Lượng nước sử dụng 12636,567 m3/năm Bên cạnh cịn sử dụng loại như: nhiên liệu đốt, dầu nhờn, mỡ bôi trơn Về kiểm tra nguyên liệu sản phẩm: chất lượng nguyên liệu đầu vào ảnh hưởng lớn đến trình lên men tạo sản phẩm nên kiểm tra thiết bị chuyên dụng Về an tồn lao động bảo vệ mơi trường: an toàn cho người lao động, an toàn sử dụng thiết bị bảo vệ môi trường việc làm cần thiết nhà máy Tuy nhiên thời gian hạn chế hiểu biết hạn hẹp nên khơng tránh khỏi nhiều thiếu sót Kính mong thầy giáo bạn đóng góp ý kiến để đồ án hoàn thiện Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo Hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Minh 101 Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Nguyễn Bin (2008), Các trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập 4, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Bin (2001), Tính tốn q trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Nguyễn Lân Dũng, Lê Ngọc Tú, Lã Văn Chữ, Phạm Trân Châu (1982), Enzyme vi sinh vật, tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật 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 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 Nguyễn Đức Lượng, Cao Cường, Nguyễn Ánh Tuyết, Lê Thị Thủy Tiên (2004), Công nghệ enzyme, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Trần Xuân Ngạch (2015), Bài giản môn học Công nghệ enzyme, Đại học Bách khoa Đà Nẵng Phạm Thị Tuyết Ngân (2015), Ứng dụng dịng Bacillus sp có ích ni trồng thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ Trần Văn Hậu (2005), Chế biến bã cơm dừa làm nguyên liệu sản xuất thức ăn chăn nuôi gia súc 10 Văn Minh Nhựt (2005), Giáo trình máy chế biến thực phẩm, Trường Đại học Cần Thơ 11 Tống Ngọc Triêm (2010), Khóa luận tổng quan enzyme ngoại bào Bacillus subtilis, Khoa môi trường Công nghệ sinh học, Trường Đại học Cơng nghệ TP Hồ Chí Minh 12 Lê Văn Hồng (2004), Các q trình thiết bị cơng nghệ sinh học công nghiệp 13 Trần Thế Truyền (2006), Cơ sở thiết kế nhà máy, Đại học Đà Nẵng, Trường Đại học Bách khoa Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo Hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Minh 102 Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis Tài liệu nước 14 Chomphunuch Songsiriritthigul, Bancha Buranabanyat, Dietmar Haltrichan Montarop Yamabhai “Efficient recombinant expression and secretion of a thermostable GH26 mannanendo-1,4-β-mannosidase from Bacillus licheniformis in Escherichiacoli” 15 Montarop Yamabhai , Suttipong Sak-Ubol , Witsanu Srila , and Dietmar Haltrich “Mannan biotechnology: from biofuels to health” 16 Prakram Singh Chauhan & Neena Puri & Prince Sharma & Naveen Gupta “Mannanases: microbial sources, production, properties and potential biotechnological applications” 17 Zhengqiang Jiang, Yun Wei, Daoyi Li, Lite Li, Pingqing Chai, Isao Kuasakabe “High-level production, purification and characterizatio of a thermostable βmannanase from the newly isilated Bacillus subtilis WY34” 18 Lifeng Cheng, Shengwen Duan, “Purification and Characterization of a Thermostable β-Mannanase from Bacillus subtilis BE-91: Potential Application in Inflammatory Diseases” 19 Operating manual “the flottweg disk stack centrifuge”, Flottweg SE Industriestraße 6-8 84137, Vilsbiburg, Deutschland (Germany) 20 Wolfgang Aehle, “Enzyme in industry, production and applycation” 21 Operating Manual “Bullet Magnet - High Intensity – Rare Earth”, Eclipse Magnetics Ltd, Atlas Way, Sheffield, S47QQ, England 22 A ARAUJO & O.P.WARD, “Hemicellulases of Baciffus species : preliminary comparative studies on production and properties of mannanases and galactanases”, Department of Biology, Uniuersity of Waterloo, Waterloo, Ontario, Canada 23 Operating manual “CM serie centrifugal electric pumps” pentax, Italia 24 Operating manual “Bionet F3 – 50/500 pilot and small industrial production sip bioreactors/fermentors”, Bionet Engineering, Fuente Álamo (Murcia) Spain 25 Operating manual “Bionet FS – 1000/3000 sip bioreactors/fermentors for industrial processes”, Bionet Engineering, Fuente Álamo (Murcia) Spain 26 Operating Manual “Bullet Magnet - High Intensity – Rare Earth”, Eclipse Magnetics Ltd, Atlas Way, Sheffield, S47QQ, England 27 Operating manual “PM high speed precision pulverizer”, Amis maschinenSinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo Hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Minh 103 Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis vertriebs GmbH Tài liệu Internet 28.https://www.alibaba.com/product-detail/continuous-stirred-tankreactor_1692136229.html 29 https://voer.edu.vn/c/may-rua-nguyen-lieu/d91995fe/9e49dd98 30.http://synderfiltration.com/learning-center/articles/module-configurationsprocess/tubular-membranes/ 31.http://dairyprocessinghandbook.com/chapter/membrane-technology 32.http://www.hoacamizi.com.vn/vi/du-an/khu-cong-nghiep-hoa-cam/vi-tri-dialy.html 33 http://noihoisaodo.com/noi-hoi-dot-dau-hop-khoi-uot/ 34 http://thietbiphongsach.com/snphm.html? page=shop.product_details&category id=4&flypage=flypage.tpl&product_id=440 Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo Hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Minh 104 Đề tài: “ Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis phương pháp ni cấy chìm suất 10000 lít sản phẩm/ ngày” SVTH: Nguyễn Thị Thu Thảo GVHD: Nguyễn Hoàng Minh Trang 105 ... ? ?Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase? ?? vi? ??c cần thiết Từ luận giải đây, chọn đề tài ? ?Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis theo phương pháp lên men chìm. .. tài: ? ?Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacilus subtilis theo phương pháp lên men chìm suất 10000 lít sản phẩm/ngày” Sinh vi? ?n thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thảo Số thẻ sinh vi? ?n:... “ Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis theo phương pháp lên men chìm suất 10000 lít sản phẩm/ngày” Đề tài thuộc diện: ☐Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết