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 ý nghĩa cho trình sinh trưởng, sinh sản sinh vật mà đóng vai trò quan trọng công nghệ chế biến thực phẩm, y học, kỹ thuật phân tích, công 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 công nghệ enzyme có mối liên hệ chặc chẻ với ngành nghề khác, để thúc đẩy phát triển ngành khác, ngành công 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 toàn cầu Lý 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 công 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 công 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 công 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 hôm nhờ cố gắn việc đón đầu nguồn đầu tư từ Dự án Quốc tế vào Đà Nẵng Trên đà thành công 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 không Đà Nẵng mà cho toàn 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 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 công nghiệp Hòa Cầm 1.2 Vị trí xây dựng Việc chọn Đà Nẵng làm địa điểm xây dựng nhà máy có nhiều thuận lợi trình sản xuất nhà máy, yếu tố tác động tích cực đến trình xây dựng nhà máy bao gồm: 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 công nghiệp Hoà 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 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày Đông Tây Là khu công 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 Đông Nam Với điều kiện tự nhiên, khí hậu việc xây dựng nhà máy sản xuất enzyme protease nói tên hoàn toàn có sở Hơn điều kiện đất đai, hậu vùng lân cận, Đà Nẵng thuận lợi cho việc trồng loại giàu tinh bột như: lúa, ngô, khoai, sắn… Khu công nghiệp Hòa 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 không 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] 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 đô Hà Nội 764km phía Bắc, cách thành phố Hồ Chí Minh 964 km phía Nam Ngoài 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 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày - trọng nước vùng Đông 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 trung tâm thành phố Đà Nẵng: 08 km Cách cảng Tiên Sa: 18 km Cách cảng Sông Hàn: 08 km Cách cảng Liên Chiểu: 07 km Cách Sân bay Quốc tế Đà Nẵng: 05 km Cách Ga Đà Nẵng: 07 km Cách Bến xe Trung tâm Đà Nẵng: 05 km Cách đường Quốc lộ 1A: 01 km Cách đường lộ Bắc – Nam tránh TP Đà Nẵng: 01 km Đặc biệt tuyến đường cao tốc Liên Chiểu - Dung Quất chạy ngang qua Khu công nghiệp có mặt cắt 60m [1] Hình Vị trí khu công nghiệp Hòa Cầm đồ thành phố Đà Nẵng 1.2.3 Nguồn nguyên liệu Dù không xếp vào khu vực có nông 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 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày 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 công nghiệp Hòa 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 công nghiệp Hòa Cầm trước thải khu xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Hòa Cầm Tại trạm xử lý nước thải KCN có công suất 4000 m3/ca Nước thải xử lý đạt tiêu 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 công nghiệp Hòa 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.: 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 công nghiệp trê toàn giới đạt khoảng tỷ USD, chủ yếu enzyme thủy phân (trên 75%), protease ba nhóm enzyme lớn sử dụng công 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] 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] Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày 2.1.2 Phân loại nhóm enzyme protease Protease (peptidase) thuộc phân lớp lớp thứ (E.C.3.4) Hình 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 Dựa vào động học chế xúc tác, endopeptidase chia thành bốn phân nhóm: Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày Serin proteinase: proteinase chứa nhóm (-OH) gốc serine trung tâm hoạt động có vai trò 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 2.1.3 Tình hình nghiên cứu enzyme protease 2.1.3.1 Tình hình nghiên cứu enzyme protease giới Trong protease, enzyme hệ tiêu hóa nghiên cứu sớm Năm 1857, Corvisart tách tripxin từ dịch tụy, protease nhận dạng chế phẩm Năm 1861 Brucke tách pepxin từ dịch dày chó dạng tương đối tinh khiết Ngoài enzyme hệ tiêu hóa, người ta quan sát protease máu Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày Các protease thực vật phát muộn Năm 1879 Wurtz xem người tách protease thực vật Đến người ta nghiên cứu đầy đủ cấu trúc phân tử nhiều protease như: papain, tripxin, kimotripxin, subtilizin… Các protease vi sinh vật ý nghiên cứu nhiều từ năm 1950, từ năm 1918- 1919 Waksman phát khả phân giải protein xạ khuẩn Trong 10 năm số công trình nghiên cứu protease vi sinh vật tăng lên đáng kể nhiều protease động thực vật Những kết đạt lĩnh vực góp phần mở rộng quy mô sản xuất chế phẩm enzyme ứng dụng enzyme thực tế Từ năm 1950 trở lại giới có hàng loạt protease động vật, thực vật vi sinh vật tách chiết nghiên cứu Thời gian gần nhà khoa học giới tập trung nghiên cứu protease vi sinh vật đạt nhiều thành tựu to lớn lĩnh vực protease từ vi sinh vật chiếm tới 40% tổng doanh thu enzyme toàn giới Hiện nay, số lượng enzyme sản xuất hàng năm giới, nước phát triển châu Âu, Mỹ Nhật Bản vào khoảng 300.000 với doanh thu từ sản xuất enzyme ước tính vào khoảng 500 triệu USD Trong khoảng 600 protease tinh khiết sản xuất từ vi sinh vật bao gồm khoảng 500 từ vi khuẩn 100 từ nấm mốc Những nước có công nghệ sản xuất ứng dụng protease tiên tiến giới là: Đan Mạch, Nhật Bản, Mỹ, Anh, Pháp, Hà Lan, Trung Quốc, Đức, Áo Các nước đầu tư thích đáng cho công tác nghiên cứu, sản xuất ứng dụng protease từ vi sinh vật Chính nhịp độ sản xuất protease quy mô công nghiệp nước phát triển hàng năm tăng vào khoảng 5%- 10% Ngày người ta sản xuất enzyme cố định chất mang không tan cho phép tái sử dụng enzyme nhiều lần Vì mà việc ứng dụng protease ngày gia tăng [3] 2.1.3.2 Tình hình nghiên cứu enzyme protease nước Hiểu vai trò tiềm ngành công nghệ enzyme mang lại, số ba enzyme quan trọng: hệ enzyme amylase, hệ enzyme protease enzyme cellulose, nước ta năm gần có nhiều công trình nghiên cứu với ứng dụng thực tiễn kinh tế nước, nghiên cứu cải thiện chất lượng thức ăn chăn nuôi, nghiên cứu ứng dụng enzyme lĩnh vực thực phẩm, Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày Chọn µ = 0,9 : Hệ số tổn thất nhiệt mát đường ống, trở lực nguyên nhân khác Dtt = 1922,720 = 2136,356 0,9 (kg/ngày) Chọn lò đốt, sử dụng dầu FO có đặc tính kỹ thuật: [43] Mã hiệu: LD3/10W Kiểu: Ống lò lửa nằm ngang Hiệu suất: 89 – 90% Nhiên liệu: Dầu DO, FO, Gas Năng suất sinh hơi: 3000 (kg/giờ) Áp suất làm việc: 10 (kG/cm2) Nhiệt độ bão hòa: 183 0C Hình 8.1: Lò LD3/10W n= Số lò cần dùng: 2136,356 = 0,0296 3000 × 24 (thiết bị), chọn lò LD3/10W cho nhà máy 8.1.4 Tính nhiên liệu dầu FO G= Dầu FO sử dụng cho lò hơi: D(ih − in ) Q p n ×100 Trong - Qp: D: Nhiệt lượng dầu, Q = 5500 (kcal/kg) Năng suất tổng cộng nồi phải thường xuyên - chạy: D = 2136,356 (kg/giờ) n: Hệ số tác dụng hữu ích nồi hơi, n = 70 % ih: Hàm nhiệt áp suất làm việc, i h = 657,3 (kcal/kg) Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày - in: Hàm nhiệt nước áp suất làm việc, i n = 152,2 (kcal/kg) G= 2136,356 × (667, − 152, 2) × 100 = 285,773 5500 × 70 (kg/ngày) Số ngày sản xuất năm: 351ngày Lượng dầu sử dụng năm: mFO = 351× 285,773 = 100306,323 (kg/năm sản xuất) Khối lượng riêng dầu FO: d = 0,970 kg/lít Thể tích dầu FO cần dùng năm: V= m 100306,323 = = 103408,580 d 0,970 (lít/năm) 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 protease, nước dùng sản xuất bao gồm: - Nước dùng pha chế môi trường lên men Nước dùng cho trình nhân giống Theo bảng 4.9, lượng nước dùng cho sản xuất ngày là: 17972,020 (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 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày 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 × 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 m2, 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 tròn 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: Vd = 3,14 × D H Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày ⇒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 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 mùi lạ, không nhiễm mốc vi sinh vật khác, màu sắc tươi sáng, độ ẩm đảm bảo mức cho phép + 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, Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày trước thu mua phải lựa chọn bã đậu nành có màu trắng tươi, 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 không vón cục, 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 lông 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 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 công đoạn lên men Kiểm tra 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 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 tiêu chí đạt yêu cầu mà độ ẩm chưa đạt yêu cầu cần có biện pháp tăng thời gian sấy, tiến hành bảo trì thiết bị Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày 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 vô 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 Dung dịch Tyrosin chuẩn (ml) Lượng Tyrosin tương ứng (µM) Dung dịch HCl 0,2N (ml) Dung dịch NaOH 0,5N (ml) Thuốc thử Folin (ml) 0 5,0 10 0,2 0,2 4,8 10 Ống nghiệm 0,4 0,6 0,4 0,6 4,6 4,4 10 10 3 0,8 0,8 4,2 10 1,0 1,0 4,0 10 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày (Lắc mạnh, sau 10 phút đo OD bước sóng 660nm) Ống số ống thử không (TK), ống 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 5 Dung dịch Casein 1% (ml) Dung dịch TCA 5% (ml) Dung dịch enzyme mẫu (ml) Dung dịch TCA 5% (ml) Lắc giữ 35,5 C 20 phút 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 = OD TN – ODTK, sau dựa vào đồ thị đường chuẩn suy số µM Tyrosin 9.5.5 Tính kết Định nghĩa đơn vị Anson: đơn vị Anson lượng enzyme tối thiểu điều kiện thí nghiệm (35,50C; 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 chuẩn Hđ Protease = µ M Tyrosin×V×L t×m×v (UI/g) Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày Với: Hđ Protease: Hoạt độ enzyme protease (UI/g) V: Tổng thể tích hổn hợp ống thử thật ống thử không (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 (g) L: Độ pha loãng enzyme µM Tyrosin: Lượng µM Tyrosin v (ml) suy từ đường chuẩn CHƯƠNG X AN TOÀN 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 + 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 không quy trình kỹ thuật + Trình độ lành nghề nắm mặt kỹ thuật công nhân yếu + Các thiết bị, máy móc trang bị không 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 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày + Các loại thiết bị có động gàu tải, máy nghiền,…phải có che chắn cẩn thận + Các đường ống nhiệt phải có lớp bảo ôn, có áp kế + Các thiết bị chứa CO2 lỏng, khí nén phải đặt xa nơi đông 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 vòi 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 công nghệ, tuyệt đối không tự ý làm khác Khi cần thay đổi điều phải thông 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 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 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 công nghiệp vùng dân cư” “tiêu chuẩn vệ sinh thiết kế xí nghiệp công nghiệp” cần ngăn phòng trạm khí nén Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày 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 toàn, 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 không khí xảy phòng tập trung loại thiết bị để cấy, lên men, sấy, nghiền Để làm không 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 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 hoá, phải tránh bụi bay 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 không 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 hoá sinh học có liên quan với sử dụng vi sinh vật khác sản xuất Phân tích phế thải xí Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày nghiệp vi sinh vật khẳng định rằng: không khí nước thải vào môi trường xung quanh cần phải tiến hành vô trùng Hệ thống bảo vệ môi trường xung quanh bao gồm thiết bị làm không khí thải, nước rửa thải 10.2.1 Làm không khí Không 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 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 hoá hoàn toàn tất chất nhiễm bẩn hoá học có lít nước thải BOD – lượng Oxy (mg), mà vi sinh vật sử dụng để oxy hoá 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 công nghệ sinh học có ngành công 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 công 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 toán, thiết kế nhà máy, lựa chọn vị trí đặt nhà máy, việc bố trí xếp thiết bị nhà máy cho trình vận hành đơn giản, tốn nhân công Bên cạnh hiểu vai trò 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 Hoàng Thị Loan ... liệu nông nghiệp nhà máy sữa bắp, nhà máy bia, cồn… Bên cạnh tập trung nhiều sở chế biến Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày sản phẩm thủy sản có ý nghĩa... 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. .. ngành sản xuất như: Trong công nghiệp sữa: Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme protease suất 500 kg sản phẩm/ngày Protease dùng sản xuất phomat nhờ hoạt tính làm đông tụ sữa chúng Protease