Nguyên l iu

Một phần của tài liệu ĐӖ án kӻ THUҰT các QUÁ TRÌNH SINH hӑc sҧn XUҨT ENZYME PECTIN METHYLESTERASE tӯ nҩm mӕc ASPERGILLUS NIGER vӟi CÔNG SUҨT 50 TҨNNĂM (Trang 25)

Nguyên liu bt cám

-Ch c năng: Là ngu n cung c p dinh d ̃ng chính để vi sinh ṿt sinh tr ng và phát triển. Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của cám Thành ph n Đ năv tính Kh iăl ng Protein Lipit Gluxit Cellulose Tro Calci Photpho S t Vitamin B1 % % % % % mg/100g mg/100g mg/100g mg/100g 12,2 22,7 40,3 6,3 6,5 30,0 4,6 14,0 0,96

- Cách ti n hành: Bột cám g o đ ̣c nghiền đ t kích th ́c c n thi t sau đó đ ̣c đ nh l ̣ng vào thi t b ph́i trộn.

Nguyên liu tru

- Ch c năng: B sung tr u v́i m c đích t o đột i x́p và tránh nguyên li u b k t dính. - Cách ti n hành: Tr u đ ̣c đ a đi lƠm s ch, sau đó đ ̣c chuyển đi đ nh l ̣ng, và x xúng thi t b trộn.

Nguyên liu bã táo

- Ch c năng: LƠ c ch t c m ng t o t ng ḥp enzyme pectin methylesterase. Bã táo là ngu n c ch t r t thích ḥp cho quá trình lên men sinh t ng ḥp enzyme PME ho t tính enzyme thô thu đ ̣c là 4,83 U/g (Tr n Thanh Trúc, 2013).

- Cách ti n hƠnh: Bư t́o đ ̣c nghiền đ t kích th ́c c n thi t sau đó đ ̣c đ nh l ̣ng vào thi t b ph́i trộn.

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 18

2.2.2. Ph i tr n

Môi tr ng nuôi c y bề mặt c a vi sinh ṿt t o enzyme pectinmethylesterase g m có 62% là bột cám, 25% tr u, nguyên li u ch a c ch t c m ng t ng ḥp enzyme t ng ng là 5% cám mì và 5% bã táo, b sung amonium sulfate và amonium chloride 1%, amonium phosphate 2%. N ́c làm ẩm, ph c v tṛc ti p cho thanh trùng, đ m b o ch độ làm ẩm cho quá trình nuôi c y, độ ẩm t́i u lƠ 55% pH=5,0.

2.2.3. Thanh trùng

 M c đích: LƠm cho môi tr ng đ ̣c tinh khi t vềph ng di n vi sinh ṿt.  Cách ti n hành: Thanh trùng b ng h i n ́c nóng 121oC trong vòng 15 phút.

2.2.4. Làm ngu i

 Làm nguội g n đ n nhi t độ nuôi c y nh m t o điều ki n thích ḥp về mặt nhi t độ cho vi sinh ṿt phát triển. Đơy cũng lƠ giai đo n kiểm tra và lo i bỏ những thành ph n quá nhão hoặc khô so v́i yêu c u.

 Cách ti n hành: Sau khi thanh trùng, môi tr ng đ ̣c làm nguội đ n nhi t độ kho ng 330C ÷ 340C. Yêu c u th i gian tḥc hi n quá trình này ph i ng n để tránh b nhi m vi sinh ṿt t p.

2.2.5. Nhân gi ng s n xu t

Để phù ḥp v́i môi tr ng đ ̣c cḥn ta cḥn gíng Aspergillus niger để nuôi c y có kh năng sinh t ng ḥp PME cao.

Gíng trong ́ng nghi m đ ̣c giữ tr ng thái ho t động b ng cách c y chuyền mỗi tháng một l n trong ćc môi tr ng th ch Czapek.

B ng 2.2: Thành phần môi trường Czapek.

Thành ph n Kh iăl ng N ́c 1000ml Saccroza 30g NaNO3 3g KH2PO4 1g MgSO4.7H2O 0.5g

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 19 KCl 0.5g FeSO4 0.01g pH 4 - 5 10 ml d ch ṭ phân n m men.  M c đích:

+ Kích ho t gíng ǵc và cho gíng vi sinh ṿt làm quen v́i môi tr ng lên men s s n xu t trên quy mô công nghi p.

+ T o đ l ̣ng gíng để s n xu t trên quy mô công nghi p.  Cách ti n hành:

Nhân gíng trên máy l c.

Môi tr ng trong giai đo n nƠy cũng lƠ môi tr ng trên ḿc gíng đ ̣c nuôi trong b̀nh tam gíc 1 lít vƠ đ ̣c đặt trên máy l c.

Từ môi tr ng s n xu t sau khi làm nguội k t thúc, trích ra 10% chuyển qua phòng nhân gíng để nhân gíng s n xu t. Quá trình nhân gíng s n xu t cũng đ ̣c tḥc hi n trên khay vƠ đ ̣c tḥc hi n trong phòng nhân gíng.

2.2.6. Gieo gi ng

 M c đích: Phơn b́ gíng đều trên môi tr ng nuôi c y nh m t o điều ki n thụn ḷi cho gíng phát triển t́t.

 Cách ti n hành: Sau khi làm nguội môi tr ng đ n nhi t độ 330C ÷ 340C ta ti n hành gieo gíng, t l gieo gíng là 16,5% v/w (Tr n Thanh Trúc, Nguy n Văn M i, 2014)

2.2.7. Nuôi c y

Đơy lƠ giai đo n quan tṛng nh t trong toàn bộ qú tr̀nh, giai đo n này c n đ ̣c giám sát chặt ch . Những thay đ i c a các thông śsinh lỦ trong giai đo n này s nh h ng tṛc ti p đ n năng su t và ch t l ̣ng enzyme thành phẩm.

- Cách ti n hành: Sau khi k t thúc quá trình gieo gíng, canh tr ng n m ḿc đ ̣c chuyển canh tr ng qua cơn đ nh l ̣ng vƠ đ ̣c đ a vƠo khay, khay chuyển vào phòng nuôi c y đ ̣c đặt trong phòng nuôi c y và ti n hành nuôi. Th i gian nuôi c y n m ḿc 96 gi .

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 20 M c đích: vừa phá ṽ t bào vừa làm nhỏ các thành ph n c a t bào. Khi thành t bào b phá ṽ, các enzyme nội bƠo ch a thót khỏi t bào s d dàng thoát khỏi t bào.

Trong khi nghiền ng i ta th ng b sung những ch t tṛ nghiền trong tr ng ḥp nƠy đ ̣c dùng là cát th ch anh và bột th y tinh. Các ch t này là những ch t vô c không tham gia vƠo ph n ng và kh năng tăng m c độ ma śt. Tr ́c khi đ ̣c sử d ng ph i đ ̣c rửa s ch, s y khô nhi t độ ĺn h n 100oC để lo i bỏ n ́c và tiêu di t vi sinh ṿt.

2.2.9. Trích ly

M c đích: trích ly giúp PME có thể liên k t và khu ch tán ra ngoài dung môi m c t́i đa, gi m m t ho t tính c a enzyme. Vi ḷc dùng để lo i bỏ vi khuẩn, xác vi sinh ṿt, và các t p ch t trong dung d ch enzyme.

Sử d ng dung dch đ m citrate (pH= 3,6) v́i t l dung dch đ m : c ch t 2:1 v/w. Nhi t độ trích ly 35oC, th i gian 50 phút. Sau khi trích ly sử d ng vi ḷc 0,2 micromet để ḷc vƠ thu đ ̣c ch phẩm enzyme thô.

2.2.10. K t t a

K t t a b ng múi là một trong các cách th c ph bi n nh t để tách protein. Kh năng hòa tan c a protein tùy thuộc vào nhiều y u t́: đặc tính lý hóa ṭ nhiên c a protein, pH, nhi t độ, n ng độ c a múiầ Ph ng ph́p k t t a b ng múi ḍa trên c s ṣ khác nhau về kh năng k t t a c a các protein một n ng độ múi (tính theo ph n trăm n ng độbưo hòa) x́c đ nh để lo i bỏ một ph n protein t p c a dung d ch enzyme (Scopes, 1994). Hi u qu t a protein c a các anion múi khác nhau thì khác nhau, có thể x p theo th ṭ gi m d n nh sau:

citrate > phosphate > sulphate > acetate/chloride > nitrate > thiocyanate. Đ́i v́i các cation múi hi u qu k t t a tăng d n theo th ṭ: Na+ < K+ <NH4+

Trong ś các lo i múi đ ̣c sử d ng, ng i ta nḥn th y múi (NH4)2SO4 là t́t nh t. Vì múi (NH4)2SO4 có độ hòa tan cao, rẻ tiền, đ ng th i múi (NH4)2SO4 có độ ion hóa cao. Thêm vƠo đó, k t t a thu đ ̣c b ng ph ng ph́p nƠy n đ nh, ít b bi n tính nh ng ph i ti n hành quá trình lo i múi. tr ng th́i b̀nh th ng, các nhóm mang đi n tích trên bề mặt enzyme s liên k t v́i các phân tử n ́c bao quanh qua liên k t hydro t o ĺp ́o n ́c quanh phân tử. Khi thêm múi ammonium

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 21 sulfate vào v́i n ng độ cao, các phân tử múi s phân ly thành các ion, các ion này liên k t v́i các phân tửn ́c làm cho enzyme m t ĺp ́o n ́c, liên k t l i v́i nhau và t a xúng (Mukherjee and Banerjee, 2006)

Theo nghiên c u c a Tr n Thanh Trúc (2013) thì t l (NH4)2SO4 : PME thô từ 55 : 65 (w/v) khi đó đ t 6,87 U/mg protein độ tinh s ch 5,45 l n và hi u su t thu h i là 62,23%.

2.2.11. Ly tâm

Trong quá trình ly tâm tách t a enzyme ra khỏi hỗn ḥp dung môi dung d ch ch c n t́c độ ly tâm th p để thu cặn nên ta dùng máy ly tâm d ng đĩa để ti n hành thu cặn vì thể tích ch a c a ḿy ly tơm đĩa cao h n so v́i quá trình ly tâm ́ng nên sử d ng ḿy ly tơm đĩa lƠ phù ḥp trong quá trình thu cặn. Thể tích thùng c a máy ly tâm d ng đĩa ĺn phù ḥp v́i quy mô công nghi p.

Để tránh hi n t ̣ng bi n tính enzyme th ng ly tâm 4oC v́i ṿn t́c 6500 vòng/phút trong 15 phút. Sau đó thu k t t a.

2.2.12. L c màng

 M c đích: Lo i bỏ múi amonisulfat.

 M̃u enzyme đ ̣c hòa tan trong dung d ch đ m citrate pH 4 sau đó đ ̣c b m qua h th́ng màng phơn đo n 20 kDa và ti n hành quá trình ḷc kh́i l ̣ng phân tử c a PME kho ng 43 kDa do đó ph n d ch ḷc ch a múi amonisulfat đư tan trong dch đ m bã ḷc ch a enzyme d ng s t đ ̣c thu nḥn và chuyển sang giai đo n s y t o thành phẩm.

2.2.13. S y thĕngăhoaă(s yăđôngăkhô)

S y đông khô sử d ng chân không và k t đông để lo i bỏn ́c. S y đông khô chân không là một k thụt s y s n phẩm u vi t. Tr ́c h t nguyên li u đ ̣c đông l nh đột ngột, làm n ́c trong s n phẩm đóng thƠnh thể r n, r i qua xử lý chân không thăng hoa (sublimes) thƠnh d ng h i r i ng ng t thành n ́c và th i ra ngoài, s n phẩm tr thành d ng khô. S y thăng hoa có u điểm r t ĺn so v́i các ph ng ph́p s y kh́c đó lƠ: s n phẩm có ch t l ̣ng cao giữnguyên đ ̣c màu s c, c u trúc, ho t tính sinh ḥc. Tiêu hao năng l ̣ng đểbay h i hƠm ẩm th p.

Quá trình s y thăng hoa th ng g m 3 giai đo n:

 Giai đo n 1: l nh đông nguyên li u để chuyển một ph n n ́c trong nguyên li u sang d ng r n.

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 22  Giai đo n 2: t o áp su t chân không r i gia nhi t nguyên li u đư l nh đông

trong bu ng s y đển ́c thăng hoa.

 Giai đo n 3: do trong giai đo n l nh đông không thể chuyển toàn bộ l ̣ng n ́c trong nguyên li u sang d ng r n nên sau giai đo n s y thăng hoa lƠ giai đo n s y chơn không để tách thêm một ph n ẩm d ng lỏng trong nguyên li u, đ m b o độẩm trong nguyên li u sau quá trình s y đ t yêu c u.

 Nhi t độ

Giai đo n l nh đông: nhi t độ b t đ u <20-250C, nhi t độ k t thúc từ -300C đ n -200C

Giai đo n s y thăng hoa: nhi t b t đ u từ -300C đ n -200C, nhi t độ k t thúc từ -200C đ n 300C

 Ph ng ph́p gia nhi t: cḥn ph ng ph́p gia nhi t b ng b c x (vì nguyên li u đ ̣c gia nhi t đ ng đều h n vƠ vi c thót h i n ́c ra môi tr ng xung quanh di n ra d dƠng h n).

 Áp su t trong bu ng s y: 27-133 Pa

 Độẩm nguyên li u sau khi s y: <5%

Năng su t c a thi t b thăng hoa t́c động liên t c tính theo độ ẩm b́c h i ĺn h n 200 kg/h. Th i gian có mặt c a s n phẩm trong máy s y từ 40 đ n 110 phút, nhi t độ cao nh t c a s n phẩm cúi quá trình s y nhỏh n 270

C.

2.2.14. Bao gói

Sau khi thu đ ̣c ch phẩm enzyme d ng bột ta đem đi đóng gói b ng thi t b bao gói ṭđộng kh́i l ̣ng đ nh sẵn thu nḥn thành phẩm enzyme k thụt.

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 23

CH NGă3:ăTệNHăTOỄN CÂN B NG V T CH T

3.1. K ho ch s n xu t

Gi sử một năm lƠm vi c 330 ngày.

Th i gian lên men một mẻ là 96 gi , 5 mẻ v sinh 1 l n trong 24 gi . Th i gian lên men và v sinh trong 5 mẻ là: 96 x 5 + 24 = 504 gi Ṿy ś mẻ lên men trong một năm lƠ:

ố ẻ = x x = , ẻ Do đó ś mẻ s n xu t đ ̣c trong một năm lƠ 78 mẻ. S n l ̣ng s n xu t là 50 t n/năm.

Ṿy năng su t thu sinh kh́i c a nhà máy theo mẻ là: � � = x = , �/ ẻ

3.2. Tính toán cân b ng v t ch t cho t ngăgiaiăđo n

Bng 3.1: Tỷ lệ hao hụt trong từng công đoạn

Quá trình

T l t n th t

Hi u su t

quá trình Tài li u tham kh o

Chuẩn b nguyên li u 5% Ph́i trộn 0,3% Thanh trùng và làm nguội 1,5%

Lên men 2% 70%

Nghiền 0,5% 85% Lê Văn HoƠng, 2004

Trích ly 3% 80% Lê Văn HoƠng, 2004

K t t a 2% 62,23% Tr n Thanh Trúc,

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 24 Ly tâm 1,8% 85% Ph m Th Thúy An và cs, 2015 Ḷc 2% 80% S y 1,5% 90% Bao gói 0,1%  Cân b ng v t ch t 3.2.1. Bao gói T l t n th t là 0,1%

L ̣ng s n phẩm tr ́c khi bao gói là:

P B = m E− ,× = , ×− , = , kg/mẻ

3.2.2. Quá trình s y

L ̣ng s n phẩm sau khi s y là PSS = PTB = 641,7 (kg/mẻ)

Độ ẩm ṿt li u tr ́c khi s y là W1 = 50% (l ̣ng enzyme sau khi ḷc d ng s t)

Độẩm ṿt li u sau khi s y là W2 = 3%. L ̣ng ẩm bay h i là W:

Ta có công th c tính l ̣ng ẩm ḍa theo ắSổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2Ằ do Nguy n Bin và cộng ṣ biên so n (2006)

PTS = PSS + W Và: W = W − W− W × P => W = W − W− W × P + W = −− × , + W => W = , kg/mẻ T l t n th t 1,5% và hi u su t qú tr̀nh đ t H = 90% Ta có l ̣ng s n phẩm tr ́c khi s y là : P = , + , × − , × = , kg/mẻ

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 25

3.2.3. Quá trình l c

T l t n th t 2% và hi u su t qú tr̀nh đ t H = 80% L ̣ng s n phẩm tr ́c khi ḷc:

P = , × − × = , kg/mẻ

Ta có kh́i l ̣ng c a enzyme lƠ 1791,2 kg/mẻ kèm theo l ̣ngmúi đư k t t a

enzyme là 1764,7 kg đ ̣c tính từ qú tr̀nh k t t a.

Kh́i l ̣ng riêng c a enzyme lƠ 1,05 kg/l, thể tích c a enzyme lƠ: VE e = , , = , lit

Ta có kh́i l ̣ng riêng c a múi (NH4)2SO4 là 1,77 g/cm3, thể tích c a múi đư k t t a là:

V ố ủ = , x

, = , cm

 VMúit a = 997,00565 lit.

 Ṿy nên ta s sử d ng l ̣ng múi để k t t a enzyme lƠ: 997,1 lit. T ng thể tích ṿt ch t trong qú tr̀nh ḷc lƠ:

VL = VMúit a + VEnzyme = 997,1 + 1705,9 = 2703 (lit)

3.2.4. Quá trình ly tâm

T l t n th t 1,8% và hi u su t qú tr̀nh đ t H = 85% L ̣ng s n phẩm tr ́c khi ly tâm:

P = , × − , × = , kg/mẻ

Sau quá tr̀nh k t t a ta thu đ ̣c 2145,93 kg enzyme trong đó còn kh́i l ̣ng múi b sung vƠo là M(NH4)2SO4 = 2835,72 (kg)

Kh́i l ̣ng riêng c a enzyme lƠ 1,05 kg/l, thể tích c a enzyme lƠ: VE e = , , = , lit

Ta có kh́i l ̣ng riêng c a múi (NH4)2SO4 là 1,77 g/cm3, thể tích c a múi đư k t t a lƠ:

V ố = , x , = , cm

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 26 T ng thể tích ṿt ch t trong qú tr̀nh ly tơm lƠ:

VLT = VMúi + VEnzyme = 1602,102 + 2043,743 = 3645,845 (lit)

3.2.5. Quáătrìnhăk tăt a

T l t n th t 2% và hi u su t qú tr̀nh đ t H = 62,23% L ̣ng s n phẩm tr ́c khi k t t a:

Một phần của tài liệu ĐӖ án kӻ THUҰT các QUÁ TRÌNH SINH hӑc sҧn XUҨT ENZYME PECTIN METHYLESTERASE tӯ nҩm mӕc ASPERGILLUS NIGER vӟi CÔNG SUҨT 50 TҨNNĂM (Trang 25)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(74 trang)