thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease năng suất 500 kg sản phẩmngày

Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày MỤC LỤC Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày LỜI NÓI ĐẦU Enzyme chất xúc tác sinh học khơng có ý nghĩa cho trình sinh trưởng, sinh sản sinh vật mà cịn đóng vai trị quan trọng công nghệ chế biến thực phẩm, y học, kỹ thuật phân tích, cơng nghệ gen bảo vệ môi trường Nghiên cứu, sản xuất enzyme ứng dụng enzyme phát triển mạnh từ đầu kỷ 20 đến Công nghệ sản xuất enzyme đem lại lợi nhuận lớn cho nhiều nước, Việt Nam nhiều nước có nhiều nghiên cứu ứng dụng enzyme, Tuy nhiên, công nghiệp nước ta chưa thực phát triển Ngành cơng nghệ enzyme có mối liên hệ chặc chẻ với ngành nghề khác, để thúc đẩy phát triển ngành khác, ngành cơng nghệ enzyme nói riêng ngành khác thuộc lĩnh vực Công nghệ sinh học phải trước bước, việc sản xuất đưa vào sử dụng sản phẩm sinh học nước thay dần nguồn hàng ngoại nhập cải thiện đáng kể khả cạnh tranh hàng hóa nước trước xu hội nhập tồn cầu Lý tơi chọn đề tài sản xuất enzyme protease cho khóa luận tốt nghiệp xuất phát từ quan điểm trên, việc hiểu rõ trình việc xây dựng nhà máy mặt lý thuyết giúp nắm bắt nhanh cơng nghệ vào sản xuất tham gia vào xây dựng nhà máy thực tế.! Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày CHƯƠNG LẬP LUẬN KINH TẾ 1.1 Tính cấp thiết đề tài Nhằm đón đầu nguồn đầu tư từ Quốc tế vào khu vực miền trung – Tây Nguyên, nhằm mục đích thực chiến lược đưa khu vực kinh tế Miền trung – Tây Nguyên thành khu vực kinh tế trọng điểm Quốc gia, việc lựa chọn vị trí hình thành khu cơng nghiệp gắn liền với thuận lợi mặt địa lý, nguồn nguyên liệu, nguồn nhân lực địa phương chiến lược hiệu để triển khai mục tiêu đề cập Và thực tế vòng 10 năm qua khu vực Miền trung – Tây Nguyên hình thành nhiều khu công nghiệp lớn, giúp giải hàng ngàn cơng việc cho nhân dân, góp phần to lớn việc phát triển kinh tế địa phương Thực tế cho thấy phát triển vượt bậc thành phố Đà Nẵng ngày hơm nhờ cố gắn việc đón đầu nguồn đầu tư từ Dự án Quốc tế vào Đà Nẵng Trên đà thành cơng đó, Đà Nẵng tiếp tục đề kế hoạch phát triển cho tương lai với trọng tâm lấy phát triển ngành Công nghệ Sinh học Công nghệ Thông tin làm mũi nhọn để tăng tốc phát triển kinh tế khơng Đà Nẵng mà cho tồn khu vực Miền Trung – Tây Nguyên Từ xuất khu công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, thủy hải sản… địa bàn Đà Nẵng khu vực liên kết với Đà Nẵng, nhận thấy nhu cầu lớn nguồn enzyme cho q trình sản xuất nhà máy, xí nghiệp, đáng kể nhu cầu enzyme Protease ngành chế biến thực phẩm, dược phẩm chế biến thủy sản Cùng với thuận lợi đề cập chi tiết mục Tôi định đề xuất xây dựng nhà máy sản xuất enzyme protease kỹ thuật từ vi khuẩn Bacillus subtilis, theo phương pháp lên men chìm suất 1000 kg sản phẩm/ca, đặt khu cơng nghiệp Hịa Cầm 1.2 Vị trí xây dựng Việc chọn Đà Nẵng làm địa điểm xây dựng nhà máy có nhiều thuận lợi q trình sản xuất nhà máy, yếu tố tác động tích cực đến q trình xây dựng nhà máy bao gồm: Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày đặc điểm tự nhiên, giao thông vận tải, nguồn nguyên liệu, vấn đề điện nước, xử lý nước thải đặc biệt vấn đề tiêu thụ nguồn nhân lực Đà Nẵng Khu cơng nghiệp Hồ Cầm có vị trí địa lý nằm phía Tây Nam Thành phố Đà Nẵng, giáp đường Quốc lộ 14B thuộc trục hành lang kinh tế Đông Tây Là khu cơng nghiệp có vị trí thuận lợi khu công nghiệp Đà Nẵng 1.2.1 Đặc điểm tự nhiên Khí hậu Đà Nẵng chia làm hai mùa, mùa nắng từ tháng đến tháng 8, mùa mưa từ tháng đến tháng 12, nhiệt độ trung bình khoảng 280C, độ ẩm tương đối trung bình 28%, hướng gió chủ yếu Đơng Nam Với điều kiện tự nhiên, khí hậu việc xây dựng nhà máy sản xuất enzyme protease nói tên hồn tồn có sở Hơn điều kiện đất đai, hậu vùng lân cận, Đà Nẵng thuận lợi cho việc trồng loại giàu tinh bột như: lúa, ngơ, khoai, sắn… Khu cơng nghiệp Hịa Cầm nằm vùng khí hậu nhiệt đới, chia hai mùa rõ rệt: mùa mưa mùa khô Mùa mưa thường kéo dài từ tháng đến tháng 12, mùa khô kéo dài từ tháng đến tháng Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,9°C; cao tháng 6,7,8, trung bình 28 - 30°C; thấp vào tháng 12,1,2, trung bình 18 - 23°C; bão thường đổ trực tiếp vào thành phố tháng 9, 10 hàng năm Độ ẩm khơng khí trung bình 83,4%; cao vào tháng 10,11, trung bình 85,67 - 87,67%; thấp vào tháng 6,7, trung bình từ 76,67 - 77,33% Lượng mưa trung bình hàng năm 2504,57 mm; lượng mưa cao vào tháng 10,11, trung bình từ 550 - 1000 mm/tháng; thấp vào tháng 1,2,3,4, trung bình từ 23 – 40 mm/tháng Số nắng bình quân năm 2156,2 giờ, nhiều vào tháng 5,6, trung bình từ 234 - 277 giờ/tháng; vào tháng 11,12, trung bình từ 69 - 165 giờ/tháng [1] Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày 1.2.2 Giao thông vận tải Đà Nẵng nằm Trung độ nước Việt Nam, trục giao thông Bắc - Nam đường bộ, đường sắt, đường biển đường hàng không, trung tâm thành phố cách Thủ Hà Nội 764km phía Bắc, cách thành phố Hồ Chí Minh 964 km phía Nam Ngồi ra, Đà Nẵng đầu mối giao thông nối với vùng Châu Á - Thái Bình Dương Thế giới, cửa ngõ quan trọng biển Tây Nguyên nước Lào, Campuchia, Thái Lan, Myanma đến nước vùng Đông Bắc Á thông qua Hành lang kinh tế Đông Tây với điểm kết thúc Cảng biển Tiên Sa Các trung tâm kinh doanh - thương mại quan trọng nước vùng Đơng Nam Á Thái Bình Dương nằm phạm vi bán kính 2.000 km từ thành phố Đà Nẵng Cự ly từ Khu công nghiệp đến công trình hạ tầng quan trọng Thành phố Đà Nẵng sau: - Cách Cách Cách Cách Cách Cách Cách Cách Cách trung tâm thành phố Đà Nẵng: 08 cảng Tiên Sa: 18 cảng Sông Hàn: 08 km cảng Liên Chiểu: 07 Sân bay Quốc tế Đà Nẵng: 05 Ga Đà Nẵng: 07 Bến xe Trung tâm Đà Nẵng: đường Quốc lộ 1A: 01 đường lộ Bắc – Nam tránh TP Đà Nẵng: km km km km km 05 km km 01 km Đặc biệt tuyến đường cao tốc Liên Chiểu - Dung Quất chạy ngang qua Khu công nghiệp có mặt cắt 60m [1] Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày Hình 1.1 Vị trí khu cơng nghiệp Hòa Cầm đồ thành phố Đà Nẵng 1.2.3 Nguồn nguyên liệu Dù không xếp vào khu vực có nơng nghiệp phát triển điều kiện để sản xuất sản phẩm enzyme, Đà Nẵng lại khu vực giáp với nhiều vùng nông nghiệp phát triển Quảng Nam, Huế Đặc biệt Đà Nẵng nơi tập trung nhiều nhà máy chế biến thực phẩm từ nguồn nguyên liệu nông nghiệp nhà máy sữa bắp, nhà máy bia, cồn… Bên cạnh tập trung nhiều sở chế biến sản phẩm thủy sản có ý nghĩa thuận lợi dây chuyền sản xuất enzyme protease 1.2.4 Điện – Nước – Xử lý nước thải Nhà máy dự định đặc khu cơng nghiệp Hịa Cầm với sở hạ tần hoàn thiện Nguồn cung cấp điện nước cho sản xuất lấy từ hệ thống cung cấp khu công nghiệp kết hợp với trình xử lý tiếp nhận nhà máy Toàn nước thải nhà máy thu gom xử lý sơ đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn đầu theo quy định Khu cơng nghiệp Hịa Cầm trước thải khu xử lý nước thải tập trung khu cơng nghiệp Hịa Cầm Tại trạm xử lý nước thải KCN có cơng suất 4000 m3/ca Nước thải xử lý đạt tiêu Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày chuẩn TCVN 5945 – 2005 trước cho thải hệ thống thoát nước chung khu vực [1] Như vấn đề Điện - Nước – Xử lý nước thải thuận lợi xây dựng nhà máy khu cơng nghiệp Hịa Cầm 1.2.5 Nhân lực Về nguồn nhân lực: Đà Nẵng nơi tập trung sở đào tạo, trường đại học viện trung tâm có liên quan đến ngành Công nghệ sinh học, với yếu tố nguồn nhân lực trẻ, động, dồi có kiến thức sâu lĩnh vực enzyme, thuận lợi đáp ứng cho vận hành sản xuất nhà máy 1.2.6 Tiêu thụ Vấn đề tiêu thụ hai vấn đề quan trọng định xây dựng nhà máy, nguồn nguyên liệu bền vững đầu thuận lợi giúp nhà máy làm việc hiệu với suất thiết kế, đảm bảo việc làm cho người lao động doanh thu nhà máy Nhà máy sản xuất enzyme protease xây dựng cụm Khu công nghiệp Đà Nẵng, với nhiều nhà máy sản xuất chế biến thực phẩm, xí nghiệp thủy hải sản, nhà máy dệt, … cho thấy tìm tiêu thụ sản phẩm lớn Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày CHƯƠNG II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu enzyme protease 2.1.1 Định nghĩa enzyme protease Protease enzyme xúc tác thủy phân liên kết peptide (CO-NH-)n phân tử protein tạo thành peptide ngắn cuối tạo acid amin NH3 Hình 2.1: Cấu trúc không gian trung tâm hoạt động enzyme protease Protease nhóm enzyme ứng dụng nhiều lĩnh vực như: Nông nghiệp, công nghệ Thực phẩm, y học, công nghệ gen bảo vệ môi trường Trong năm gần đây, giá trị thương mại enzyme cơng nghiệp trê tồn giới đạt khoảng tỷ USD, chủ yếu enzyme thủy phân (trên 75%), protease ba nhóm enzyme lớn sử dụng cơng nghiệp (trên 60%) Protease cần thiết cho sinh vật sống, đa dạng chức từ mức độ tế bào, quan đến thể nên phân bố rộng rãi nhiều đối tượng từ vi sinh vật (vi khuẩn, nấm virus) đến thực vật (đu đủ, dứa ) động vật (gan, dày bê ) So với protease động vật thực vật, protease vi sinh vật có đặc điểm khác biệt Trước hết hệ protease vi sinh vật hệ thống phức tạp bao gồm nhiều enzyme giống cấu trúc, khối lượng hình dạng phân tử nên khó tách dạng tinh thể đồng [2] Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày Cũng phức hệ gồm nhiều enzyme khác nên protease vi sinh vật thường có tính đặc hiệu rộng rãi cho sản phẩm thuỷ phân triệt để đa dạng [2] 2.1.2 Phân loại nhóm enzyme protease Protease (peptidase) thuộc phân lớp lớp thứ (E.C.3.4) Hình 2.2: Sơ đồ phân loại protease Hệ enzyme protease phân chia thành hai nhóm enzyme: endopeptidase exopeptidase Dựa vào vị trí tác động mạch polypeptide, exopeptidase phân chia thành hai phân nhóm: Aminopeptidase: Xúc tác thủy phân liên kết peptide đầu nhóm nitơ amin (-NH2) tự chuỗi polypeptide giải phóng amino acid dipeptide tripeptide Carboxypeptidase: Xúc tác thủy phân liên kết peptide đầu carbon mạch polypepide giải phóng amino acid dipeptide Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày Dựa vào động học chế xúc tác, endopeptidase chia thành bốn phân nhóm: Serin proteinase: proteinase chứa nhóm (-OH) gốc serine trung tâm hoạt động có vai trị đặc biệt quan trọng hoạt động xúc tác enzyme Nhóm bao gồm hai nhóm nhỏ: chymotrypsin subtilisin Nhóm chymotrypsin bao gồm enzyme động vật như: chymotrypsin, trypsin, elastase Nhóm subtilisin bao gồm hai loại enzyme vi khuẩn subtilisin carslberg, subtilisin BPN Các serine proteinase thường hoạt động mạnh vùng kiềm tính thể tính đặc hiệu chất tương đối rộng Cysteine proteinase: proteinase chứa nhóm (-SH) trung tâm hoạt động Cystein proteinase bao gồm proteinase thực vật papayin, bromelin, vài protein động vật proteinase ký sinh trùng Các cysteine proteinase thường hoạt động pH trung tính, có tính đặc hiệu chất rộng Aspartic proteinase: Hầu hết aspartic proteinase thuộc nhóm pepsin Nhóm pepsin bao gồm enzyme tiêu hóa pepsin, chymosin, cathepsin, renin Các aspartic proteinase có chứa nhóm carboxyl trung tâm hoạt động thường hoạt động mạnh pH trung tính Metallo proteinase: Metallo proteinase nhóm proteinase tìm thấy vi khuẩn, nấm mốc vi sinh vật bật cao Các metallo proteinase thường hoạt động vùng pH trung tính hoạt độ giảm mạnh tác dụng EDTA [7] Ngoài ra, protease phân loại cách đơn giản thành ba nhóm: Protease acid: hoạt động pH từ đến 4, có nhiều tế bào động vât, nấm men, thấy vi khuẩn Protease trung tính: hoạt động pH từ đến 8, papain từ đu đủ, bromelaine từ dứa Protease kiềm: hoạt động pH từ đến 11 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày 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 × 17972,020 = 2695,803 (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 ×127 = 6350 (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 ×127 = 3810 (lít/ngày) 8.2.3.3 Nước dùng cho tưới Diện tích xanh nhà máy là: 692,75 m 2, tiêu chuẩn cho m2 xanh 1,5 lít/ngày Vậy lượng nước cần cho tưới là: Vtc = 1,5 × 692,75 = 1039,125 (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) Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày 8.2.3.5 Tổng lượng nước dùng cho sinh hoạt ngày là: Vt = 6350 + 3810 + 1039,125 = 11199,125 (lít/ngày) 8.2.4 Tổng lượng nước sử dụng nhà máy năm là: Vn = (17972,020 + 2695,803 + 11199,125) × 351 + 54000 = 11239,299 1000 (m3/năm) 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 = 17972,020 × = 35,944 1000 (m3) Lượng nước cần cấp cho phục vụ sản xuất sinh hoạt dùng ngày là: V pv = (2695,803 + 11199,125) × = 27,790 1000 (m3) Vậy tổng lượng nước cần dự trữ cho hai ngày làm việc là: VT = 35,944 + 27,790 = 63,734 (m3) Chọn đài nước có đường kính đài D = 6m, chiều cao đài nước là: Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày 3,14 × D Vd = H ⇒H = × VT × 63,734 = = 2,654 0,85 × 3,14 × D 0,85 × 3,14 × 36 (m) Vậy chọn đài nước có kích thước: (D x H) = x (m) CHƯƠNG IX 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, trình kiểm tra sản xuất cịn có mục đích đưa giải pháp kịp thời phát sai sót Do đó, 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 Nguyên liệu sử dụng sản xuất enzyme protease ngô hạt, bột cá tạp bã đậu nành, nguyên liệu trước vào sản xuất phải kiểm tra chất lượng + Nguyên liệu ngô : ngô dùng cho sản xuất phải đảm bảo khơng có mùi lạ, khơng nhiễm mốc vi sinh vật khác, màu sắc tươi sáng, độ ẩm đảm bảo mức cho phép Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày + Nguyên liệu bã đậu nành : bã 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 + Nguyên liệu bột phế liệu tôm : bột phế liệu tôm nguồn nguyên liệu giàu protein, điều kiện tốt để vi sinh vật lạ xâm nhiễm, vậy, nguồn nguyên liệu nhập nhà máy phải bảo vệ cẩn thận, tránh ẩm thấp, nguyên liệu sử dụng phải đảm bảo khơng vón cục, khơng có mùi lạ 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 tròn, 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 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) Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày 9.4 Kiểm tra công đoạn sản xuất 9.4.1 Kiểm tra q trình lên men 9.4.1.1 Kiểm tra cơng 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 công 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 (40C), có thay đổi nhiệt độ đáng kể có biện pháp can thiệp để tránh làm biến tính enzyme 9.4.3 Kiểm tra công đoạn sấy chân không Kiểm tra độ ẩm enzyme trước sau sấy, độ ẩm sau sấy phải đảm bảo độ ẩm yêu cầu 2%, trình sấy, độ ẩm chưa giảm đến độ ẩm yêu cầu cần kiểm tra nhiệt độ nước nóng cung cấp, bơm chân không… Nếu kiểm tra Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày tiêu chí đạt yêu cầu mà độ ẩm chưa đạt u cầu cần có biện pháp tăng thời gian sấy, tiến hành bảo trì thiết bị 9.5 Kiểm tra chất lượng sản phẩm Trong sản xuất enzyme, để đánh giá chất lượng enzyme thường đánh giá theo số hoạt độ Hoạt độ enzyme protease đánh giá theo phương pháp Anson 9.5.1 Nguyên tắc phương pháp xác định hoạt độ enzyme protease theo Anson Phương pháp dựa thủy phân protein casein enzyme protease, tiếp làm vơ hoạt enzyme kết tủa protein chưa bị thủy phân dung dịch acid trichloracetic Định lượng sản phẩm tạo thành phản ứng thủy phân phản ứng màu với thuốc thử Folin Dựa vào đồ thị chuẩn Tyrosin để tính lượng sản phẩm enzyme xúc tác tạo nên 9.5.2 Dụng cụ hóa chất 9.5.2.1 Dụng cụ - Ống nghiệm Pipet 1ml, 2ml, 3ml, 5ml, 10ml Máy quang phổ Becher 50ml, 250ml, 500ml Bình tia 9.5.2.2 Hóa chất - Dung dịch Casein 1% Dung dịch TCA 5% Dung dịch NaOH 0,5N Thuốc thử Folin Dung dịch HCl 0,2N Dung dịch Tyrosin chuẩn 1mM/trong dung dịch HCl 0,2N 9.5.3 Chuẩn bị đường chuẩn Tyrosin Bảng 10.1: Các bước dựng đường chuẩn Tyrosin Dung dịch hóa chất Ống nghiệm Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày Dung dịch Tyrosin chuẩn (ml) 0,2 0,4 0,6 0,8 Lượng Tyrosin tương ứng (µM) 0,2 0,4 0,6 0,8 Dung dịch HCl 0,2N (ml) 5,0 4,8 4,6 4,4 4,2 Dung dịch NaOH 0,5N (ml) 10 10 10 10 10 Thuốc thử Folin (ml) 3 3 (Lắc mạnh, sau 10 phút đo OD bước sóng 660nm) 1,0 1,0 4,0 10 Ống số ống thử khơng (TK), ống cịn lại ống thí nghiệm (TN) Vẽ đường chuẩn Tyrosin tương quan lượng Tyrosin (µM) ∆OD (∆OD = ODTN – ODTK) 9.5.4 Cách tiến hành Lấy ống nghiệm sạch, khô, tiến hành làm ống thử thật ống thử không Bảng 10.2: Các bước chuẩn bị mẫu enzyme để đo hoạt tính Dung dịch hóa chất Ống nghiệm Thử thật Thử không Dung dịch Casein 1% (ml) Dung dịch TCA 5% (ml) Dung dịch enzyme mẫu (ml) Lắc giữ 35,50C 20 phút Dung dịch TCA 5% (ml) 10 10 Để yên 30 phút, lọc lấy dịch Lấy ống nghiệm khác, cho vào ống thứ 5ml dịch lọc thử thật cho vào ống thứ hai 5ml dịch lọc ống thử không Tiếp tục cho thêm vào ống 10 ml NaOH 0,5N 3ml thuốc thử Folin, lắc mạnh, sau 10 phút đo OD bước sóng 660mm Tính ∆OD = ODTN – ODTK, sau dựa vào đồ thị đường chuẩn suy số µM Tyrosin Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày 9.5.5 Tính kết Định nghĩa đơn vị Anson: đơn vị Anson lượng enzyme tối thiểu điều kiện thí nghiệm (35,5 0C; pH 7,6…) thủy phân Casein phút tạo thành sản phẩm hòa tạn TCA, phản ứng với thuốc thử Folin cho ta độ hấp thu OD bước sóng 660 nm tương ứng với µM Tyrosin đường chun H Protease = M TyrosinìVìL tìmìv (UI/g) Vi: Hđ Protease: Hoạt độ enzyme protease (UI/g) V: Tổng thể tích hổn hợp ống thử thật ống thử khơng (ml) v: Thể tích dịch lọc đem phân tích (ml) t: Thời gian thủy phân (phút) m: Khối lượng mẫu enzyme đem xác định hoạt tính L: Độ pha lỗng enzyme (g) µM Tyrosin: Lượng µM Tyrosin v (ml) suy từ đường chuẩn CHƯƠNG X AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP 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 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày + 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 CO 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 không tự ý làm khác Khi cần thay đổi điều phải thơng báo đề nghị trước với trưởng ca người có trách nhiệm Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày 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 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 0,05m 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 công 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 toàn có tính đến đảm bảo làm liên tục Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày 10.1.6 Máy nghiền, sấy 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 10.1.7 Các biện pháp an toàn sử dụng cấu vận chuyển Để an toàn cho hoạt động cửa 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 sữa chữa thời gian hoạt động cửa vít tải 10.2 Vệ sinh xí nghiệp 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 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày 10.2.2 Làm nước thải Quá trình công 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) Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày KẾT LUẬN Qua thời gian tháng tìm hiểu thực đồ án Em hiểu cần thiết việc xây dựng nhà máy enzyme protease kinh tế Việc xây dựng nhà máy sản xuất enzyme protease thúc đẩy phát triển ngành công nghệ thực phẩm, công nghệ môi trường, công nghiệp dệt, nuôi trồng thủy hải sản ngành nghề khác Việc xây dựng nhà máy cơng nghệ sinh học có ngành cơng nghệ enzyme giúp kinh tế nước giảm phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu ngoại nhập, giảm bớt gánh nặng chi phí đầu vào, nâng cao tính cạnh tranh sản phẩm nội địa so với sản phẩm ngoại nhập tương đồng khác Xây dựng nhà máy công nghệ sinh học nhà máy sản xuất enyzme protease tạo môi trường làm việc cho nhiều lao động nước, mấu chốt để lĩnh vực cơng nghệ sinh học nước phát triển bềnh vững chiến lược đề năm gần Qua trình thực đồ án, em biết cách chọn lựa quy trình sản xuất phù hợp với yêu cầu mục đích sử dụng, nắm quy tắc việc tính tốn, thiết kế nhà máy, lựa chọn vị trí đặt nhà máy, việc bố trí xếp thiết bị nhà máy cho q trình vận hành đơn giản, tốn nhân cơng Bên cạnh hiểu vai trị việc đánh giá giám sát chất lượng sản phẩm enzyme protease, quy tắc an toàn lao động nhà máy Đà Nẵng, ngày 19 tháng 05 năm 2016 Sinh viên thực Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày Hoàng Thị Loan ... hải sản, nhà máy dệt, … cho thấy tìm tiêu thụ sản phẩm lớn Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày CHƯƠNG II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu enzyme protease. .. công tác nghiên cứu, Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày sản xuất ứng dụng protease từ vi sinh vật Chính nhịp độ sản xuất protease quy mô công nghiệp nước... dụng làm đơng sữa Protease trung tính Protease kiềm Hai protease: protease kiềm protease trung tính Protease acid Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày Pen