Đang tải... (xem toàn văn)
MỞ ĐẦUEnzyme là chất xúc tác sinh học hoạt lực cao, phân tử lượng lớn từ 20.000 đến 1.000.000 dalton. Chúng có khả năng xúc tác đặc hiệu các phản ứng và đảm bảo phản ứng xảy ra theo chiều hướng nhất định với tốc độ nhịp nhàng trong cơ thể sống.Enzyme không chỉ có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển trong cơ thể sinh vật mà còn được ứng dụng phổ biển trong các ngành công nghiệp thực phẩm và các ngành công nghiệp khác như công nghiệp dệt, nhuộm, sản xuất giấy và bột giấy, trong công nghiệp thuộc da, bột giặt và các chất tẩy rửa, đặc biệt trong công nghiệp dược phẩm và y tế… Qua đó cho thấy enzyme có vai trò quan trọng trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Cho đến nay, chế phẩm enzyme đã trở thành mặt hàng có tính thương mại toàn cầu. Nhưng ở Việt Nam công nghệ enzyme chưa phát triển và chưa có loại enzyme nào được sản xuất theo quy mô công nghiệp. Vì vậy, yêu cầu phát triển ngành công nghiệp enzyme là hết sức cần thiết. Mặt khác, lượng bã thải trồng nấm hàng năm thải ra ngoài môi trường với số lượng không ít và gây ra mùi hôi thối khó chịu, ô nhiễm môi trường cho cộng đồng dân cư số¬¬¬¬ng quanh khu vực. Bên cạnh đó, hàm lượng cellulose trong bã thải nấm chiếm rất cao. Đây là ưu điểm lớn nhất được chú ý đến sử dụng làm thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật sản xuất enzyme cellulase. Như vậy, giải quyết được tình trạng ô nhiễm môi trường của các cơ sở sản xuất nấm trồng nói riêng và các cơ sở dệt may nói chung đang đòi hỏi cấp thiết.Xuất phát từ thực tế và lợi ích trên, chúng tôi chọn đề tài: “thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm theo phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấnngày”.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -1- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh MỞ ĐẦU Enzyme là chất xúc tác sinh học hoạt lực cao, phân tử lượng lớn từ 20.000 đến 1.000.000 dalton. Chúng có khả năng xúc tác đặc hiệu các phản ứng và đảm bảo phản ứng xảy ra theo chiều hướng nhất định với tốc độ nhịp nhàng trong cơ thể sống. Enzyme không chỉ có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển trong cơ thể sinh vật mà còn được ứng dụng phổ biển trong các ngành công nghiệp thực phẩm và các ngành công nghiệp khác như công nghiệp dệt, nhuộm, sản xuất giấy và bột giấy, trong công nghiệp thuộc da, bột giặt và các chất tẩy rửa, đặc biệt trong công nghiệp dược phẩm và y tế… Qua đó cho thấy enzyme có vai trò quan trọng trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Cho đến nay, chế phẩm enzyme đã trở thành mặt hàng có tính thương mại toàn cầu. Nhưng ở Việt Nam công nghệ enzyme chưa phát triển và chưa có loại enzyme nào được sản xuất theo quy mô công nghiệp. Vì vậy, yêu cầu phát triển ngành công nghiệp enzyme là hết sức cần thiết. Mặt khác, lượng bã thải trồng nấm hàng năm thải ra ngoài môi trường với số lượng không ít và gây ra mùi hôi thối khó chịu, ô nhiễm môi trường cho cộng đồng dân cư sống quanh khu vực. Bên cạnh đó, hàm lượng cellulose trong bã thải nấm chiếm rất cao. Đây là ưu điểm lớn nhất được chú ý đến sử dụng làm thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật sản xuất enzyme cellulase. Như vậy, giải quyết được tình trạng ô nhiễm môi trường của các cơ sở sản xuất nấm trồng nói riêng và các cơ sở dệt may nói chung đang đòi hỏi cấp thiết. Xuất phát từ thực tế và lợi ích trên, chúng tôi chọn đề tài: “thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm theo phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày”. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -2- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh CHƯƠNG 1. LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Enzyme – chất xúc tác sinh học có tính chất chọn lọc và đặc hiệu cao, quan trọng trong các quá trình vận chuyển trao đổi chất trong sự sống của sinh vật. Từ xưa con người đã biết sử dụng men để sản xuất ra một số sản phẩm thực phẩm, tinh chế được men từ thóc nảy nầm hoặc một số loài vi sinh vật đặc biệt. Ngày nay, enzyme giữ một vai trò quan trọng ở các ngành công nghiệp khác nhau như: rượu, bia, nước giải khát lên men, các ngành chế biến thực phẩm khác. Trong công nghiệp sản xuất rượu từ tinh bột, enzyme sản xuất từ nấm mốc đã thay thế hoàn toàn enzyme của đại mạch nẩy mầm. 1.1. Sự cần thiết phải đầu tư Enzyme celluase được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp Nhưng lượng enzyme chiết từ tự nhiên không đủ để sử dụng và chi phí đầu vào tương đối cao. Hơn nữa, hàng ngày các cơ sở sản xuất nấm ăn thải ra môi trường tự nhiên một lượng lớn bã thải nấm nếu không được xử lý sẽ làm ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân xung quanh. Vì vậy, đầu tư cho xây dựng một nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase là cần thiết vì sẽ vừa cung cấp chế phẩm enzyme cho công nghiệp, vừa xử lý được lượng chất thải của các cơ sở sản xuất nấm ăn. 1.2. Đặc điểm tự nhiên Việc chọn thành phố Đà Nẵng làm địa diểm xây dựng nhà máy mang lại cho chúng ta rất nhiều thuận lợi về mặt tự nhiên và giao thông. Đà Nẵng là thành phố lớn thứ 3 cả nước sau thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội với vị trí địa lý rất lý tưởng: phía Bắc giáp tỉnh Thừa Thiên Huế, phía Nam và phía Tây là tỉnh Quảng Nam, còn Phía Đông là biển Đông rộng lớn. Khí hậu Đà Nẵng chia ra làm hai mùa nắng và mưa. Mùa nắng từ tháng 1 đến tháng 8, mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, nhiệt độ trung bình khoảng 28 0 C, hướng gió chủ yếu là Đông – Nam. Với điều kiện tự nhiên nêu trên việc xây dựng nhà máy sản xuất enzyme cellulase nói là hoàn toàn có cơ sở. Hơn nữa, Đà Nẵng cũng là nơi có nhiều nông trại trồng nấm ăn phát triển… Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -3- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh 1.3. Nguồn cung cấp nguyên liệu Nguồn nguyên liệu là bã thải trồng nấm lấy từ một số cơ sở sản xuất điển hình như: trại nấm ăn An Hải Đông ở Quận Sơn Trà – Thành Phố Đà Nẵng và các vùng nông thôn lân cận như: Quảng Nam, Quảng Ngãi… Tiềm năng trong tương lai các cơ sở trồng nấm ăn sẽ được đẩy mạnh phát triển ở các vùng quanh khu vực thành phố Đà nẵng. 1.4. Hợp tác hoá Nhà máy sản xuất enzyme được đặt ngay Quận Sơn Trà – Thành phố Đà Nẵng nên quá trình hợp tác hoá, liên hợp hóa được tiến hành chặt chẽ. Do đó , việc sử dụng những công trình chung như: điện, nước, giao thông… được tiến hành thuận lợi và giảm bớt chi phí đầu tư cho xây dựng. 1.5. Nguồn cung cấp điện Nguồn cung cấp điện cho nhà máy lấy từ mạng điện lưới quốc gia, nhờ trạm biến áp 110KV có dòng điện tiêu thụ với điện áp 220/380V. Để đề phòng mất điện nhà máy có thể lắp đặt thêm máy phát điện dự phòng. 1.6. Nguồn cung cấp hơi Hơi nước được dùng để tiệt trùng thiết bị, môi trường… sẽ do nhà máy tự cung cấp. Do đó, cần có lò hơi riêng, áp suất của hơi dùng là 3 atm nhiên liệu chủ yếu là dầu FO dùng đốt nóng lò hơi của nhà máy. Tác nhân làm lạnh là NH 3 , dầu bôi trơn… nhập từ bên ngoài. 1.7. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước thải Nước là nhu cầu không thể thiếu trong quá trình sản xuất, nguồn nước cung cấp cho nhà máy được lấy từ công ty cấp nước Đà Nẵng. Để chủ động nguồn nước nhà máy có thể tự xây dựng thêm các bể chứa nước. Toàn bộ nước thải của nhà máy có chỉ số COD, BOD thấp nên cần phải xử lý đạt yêu cầu rồi sau đó chuyển ra nguồn nước thải của thành phố. 1.8. Năng suất của phân xưởng Năng suất enzyme thô đạt 21000 kg sản phẩm/năm. Tỷ lệ chế phẩm cho dây chuyền sản xuất enzyme thô là 40%. Tỷ lệ chế phẩm cho dây chuyền sản xuất enzyme kỹ thuật là 60%. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -4- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh 1.9. Giao thông và nguồn lao động Việc xuất, nhập nguyên vật liệu, trang thiết bị, bao bì, sản phẩm thì giao thông đóng vai trò hết sức quan trọng. Những năm gần đây Thành Phố Đà Nẵng liên tục nâng cấp cơ sở hạ tầng, mạng lưới giao thông đô thị nên tạo điều kiện rất thuận tiện . Nguồn lao động là những người am hiểu về vi sinh vật cũng như về enzyme chủ yếu là kỹ sư tốt nghiệp nghành công nghệ sinh học từ các trường đại học và cao đẳng. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -5- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ ENZYME CELLULASE VÀ NGUYÊN LIỆU 2.1. Tổng quan về enzyme cellulase [13] 2.1.1. Định nghĩa về emzyme cellulase Enzyme Cellulase là một phức hệ enzyme có tác dụng thuỷ phân cellulose thông qua việc thuỷ phân liên kết 1,4-β-glucoside trong cellulose tạo ra sản phẩm glucose cung cấp cho công nghiệp lên men. Nguồn thu enzyme cellulase lớn nhất hiện nay là vi sinh vật. 2.1.2. Phân loại Cellulase là hệ enzyme đa cấu tử gồm: endo-β-1- 4 glucanase, exoglucanase và β- glucosidase. Theo những hiểu biết hiện nay thì quá trình phân huỷ cellulose nhờ enzyme được thực hiện nhờ phức hệ cellulase, bao gồm các enzyme C 1 , C x và β-glucosidase Enzyme C1 có tính chất không đặc hiệu. Dưới tác dụng của C 1 , các loại cellulose bị hấp thụ nước, trương lên và chuẩn bị cho sự tác động của các enzyme khác. Nếu tách riêng C 1 cho hoạt động độc lập thì tác dụng này lại không thấy rõ ràng. Vì vậy người ta cho rằng C 1 chỉ là một yếu tố (factor), không phải là enzyme. C x còn gọi là enzyme β-1,4 glucanase, thuỷ phân các cellulose ngậm nước bởi C 1 nói trên (polyanhydroglucoza hydrat hoá) thành cellulose. Chữ x có nghĩa là enzyme gồm nhiều thành phần khác nhau và người ta thường chia làm 2 loại chính là: exo-β-1,4 glucanase và endo-β-1,4 glucanase. + Exo-β-1,4 glucanase xúc tác việc tách liên tiếp các đơn vị glucose từ đầu không khử (non-reducing end) của chuỗi cellulose. + Endo-β-1,4 glucanase phân cắt liên kết β-1,4 glucozit ở bất kỳ vị trí nào của chuỗi cellulose. Enzyme này hoạt động tốt nhất ở pH = 5,5, và nhiệt độ 55 0 C, bền ở 30 – 45 0 C. Hoạt tính cao ở pH =6. Các dung môi hữu cơ ít ảnh hưởng tới enzym này trừ n- butanol. Các ion kim loại và EDTA nồng độ 4-14 n.M đều làm giảm hoạt tính enzym. Các tác giả (Ogawa và Toyama, 1967) cho rằng còn có một enzyme trung gian là C 2 (giữa C 1 và C x ). Enzyme này trước hết tác động vào cellulose đã bị làm Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -6- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh trương nước bởi C 1 rồi thuỷ phân thành các dextrin cellulose hoà tan. Sau đó C x sẽ tiếp tục thuỷ phân các cellodextrin này thành cellobiose. - β-glucosidase là enzyme rất đặc hiệu, thuỷ phân cellulose thành cellohexose (D- glucose) mã số enzyme này là: 3.2.1.21 EC 2.1.3. Cơ chế thuỷ phân cellulose của enzyme cellulase Hình 2.1. Cơ chế thuỷ phân cellulose của enzyme cellulase Endocellulase: xúc tác quá trình cắt liên kết α-1,4- glucoside trong cellulose, lignin và α-Dglucan một cách ngẫu nhiên. Sản phẩm của quá trình phân giải là các cellulose phân tử nhỏ, cellobiose và glucose. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -7- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh Exocellulase: cắt 2 hoặc 4 đơn vị glucose từ đầu không khử của chuỗi cellulose tạo thành các cellobiose (disaccharide) và một số cellotetrose. Cellobiase: hân giải cellobiose (disaccharide) và cellotetrose thành glucose. 2.1.4. Ứng dụng của enzyme cellulase [16] 2.1.4.1. Enzyme cellulase với công nghiệp thực phẩm Cellulase là thành phần cơ bản của tế bào thực vật, vì vậy nó có mặt trong mọi loại rau quả cũng như trong các nguyên liệu, phế liệu của các ngành trồng trọt và lâm nghiệp. Nhưng người và động vật không có khả năng phân giải cellulose. Nó chỉ có giá trị làm tăng tiêu hóa, nhưng với lượng lớn nó trở nên vô ích hay cản trở tiêu hóa. Chế phẩm cellulase thường dùng để: Tăng chất lượng thực phẩm và thức ăn gia súc. Tăng hiệu suất trích ly các chất từ nguyên liệu thực vật. Ứng dụng đầu tiên của cellulase đối với chế biến thực phẩm là dùng nó để tăng độ hấp thu, nâng cao phẩm chất về vị và làm mềm nhiều loại thực phẩm thực vật. Đặc biệt là đối với thức ăn cho trẻ con và nói chung chất lượng thực phẩm được tăng lên. Một số nước đã dùng cellulase để xử lý các loại rau quả như bắp cải, hành, cà rốt, khoai tây, táo và lương thực như gạo. Người ta còn xử lý cả chè, các loại tảo biển… Trong sản xuất bia, dưới tác dụng của cellulase hay phức hệ citase trong đó có cellulase, thành tế bào của hạt đại mạch bị phá hủy tạo điều kiện tốt cho tác động của protease và đường hóa. Trong sản xuất agar-agar, tác dụng của chế phẩm cellulase sẽ làm tăng chất lượng agar-agar hơn so với phương pháp dùng acid để phá vở thành tế bào. Đặt biệt là việc sử dụng chế phẩm cellulase để tận thu các phế liệu thực vật đem thủy phân, dùng làm thức ăn gia súc và công nghệ lên men. Những ứng dụng của cellulase trong công nghiệp thực phẩm đã có kết quả rất tốt. Tuy nhiên hạn chế lớn nhất là rất khó thu được chế phẩm có cellulase hoạt độ cao. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -8- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh 2.1.4.2. Trong công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy Trong công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy, bổ sung các loại enzyme trong khâu nghiền bột, tẩy trắng có vai trò rất quan trọng. Nguyên liệu ban đầu chứa hàm lượng cao các chất khó tan như lignin và một phần hemicellulose, nên trong quá trình nghiền để tách riêng các sợi gỗ thành bột mịn gặp nhiều khó khăn. Trong công đoạn nghiền bột giấy, bổ sung endoglucanase sẽ làm thay đổi nhẹ cấu hình của sợi cellulose, tăng khả năng nghiền và tiết kiệm khoảng 20% năng lượng cho quá trình nghiền cơ học. Trước khi nghiền hóa học, gỗ được xử lý với endoglucanase và hỗn hợp các enzyme hemicellulase, pectinase sẽ làm tăng khả năng khuếch tán hóa chất vào phía trong gỗ và hiệu quả khử lignin. Trong công nghệ tái chế giấy, các loại giấy thải cần được tẩy mực trước khi sản xuất các loại giấy in, giấy viết. Endoglucanase và hemicellulase đã được dùng để tẩy trắng mực in trên giấy. 2.1.4.3. Trong công nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi Trong chăn nuôi (với động vật ăn cỏ) nếu thức ăn có trộn thêm cellulose sẽ tăng sự tiêu hóa hấp thụ thức ăn cho động vật - đặc biệt động vật còn non, do đó sẽ giảm chi phí thức ăn cho động vật và chúng sẽ tăng trọng nhanh hơn. Việc ứng dụng phức hệ cellulase trong phân giải các nguồn thức ăn giàu cellulose như rơm, rạ, bã mía, bã khoai, bã sắn đã và đang được triển khai ở nhiều nước, trong mọi lĩnh vực như sản xuất protein đơn bào làm thức ăn cho gia súc. Trong lĩnh vực này, nấm sợi thường được sử dụng lên men các nguồn phế thải giàu cellulose tạo ra sinh khối protein chứa hàm lượng các amino acid cân đối, các vitamin và tạo hương thơm có lợi cho tiêu hóa của vật nuôi . 2.1.4.4. Trong công nghiệp sản xuất dung môi hữu cơ Trong giai đoạn đường hóa của quá trình sản xuất ethanol, amylase là thành phần chính trong quá trình thủy phân tinh bột. Tuy nhiên, bổ sung một số enzyme phá hủy thành tế bào như cellulase, hemicellulase có vai trò quan trọng, giúp tăng lượng đường tạo ra và đẩy nhanh tốc độ tiếp xúc của tinh bột với amylase, dẫn tới hiệu suất thu hồi rượu tăng lên 1,5%. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -9- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh 2.1.4.5. Trong công nghệ xử lý rác thải và sản xuất phân bón vi sinh Rác thải là nguồn chính gây nên ô nhiễm môi trường dẫn tới mất cân bằng sinh thái và phá hủy môi trường sống, đe dọa tới sức khỏe và cuộc sống con người. Thành phần hữu cơ chính trong rác thải là cellulose, nên việc sử dụng công nghệ vi sinh trong xử lý rác thải cải thiện môi trường rất có hiệu quả. Enzyme này có khả năng thủy phân chất thải chứa cellulose, chuyển hoá các hợp chất kiểu lignocellulose và cellulose trong rác thải tạo nên nguồn năng lượng thông qua các sản phẩm đường, ethanol, khí sinh học hay các các sản phẩm giàu năng lượng khác. Ngoài việc bổ sung trực tiếp vi sinh vật vào bể ủ để xử lý rác thải thì việc tạo ra các chế phẩm vi sinh có chứa các vi sinh vật sinh ra cellulase đã được nghiên cứu và sản xuất. Phức hệ cellulase được sử dụng để xử lý nguồn nước thải do các nhà máy giấy thải ra. Nguyên liệu làm giấy là gỗ (sinh khối của thực vật bậc cao). Sinh khối này chứa rất nhiều loại polysaccharide, trong đó các polysaccharide quan trọng quyết định tới chất lượng, số lượng giấy là cellulose. Vì vậy, nước thải của các nhà máy giấy, các cơ sở chế biến gỗ, các xưởng mộc khi bổ sung các chế phẩm chứa phức hệ cellulase đem lại hiệu quả cao. 2.1.5. Tình hình sản xuất enzyme cellulase ở Việt Nam và trên thế giới [6] 2.1.5.1. Tình hình sản xuất enzyme cellulase ở Việt Nam Ở Việt Nam chưa có một chế phẩm enzyme cellulase nào được sản xuất chủ động từ những nguồn nguyên liệu trong nước. Việc sản xuất chỉ mới dừng lại ở việc nghiên cứu nên nhu cầu enzyme chủ yếu là nhập khẩu từ nước ngoài. Năm 1999, Nguyễn Đức Lượng và cộng sự đã nghiên cứu khả năng sinh tổng hợp cellulase từ Astinomyces griseus. Năm 1999, Lý Kim Bảng và cộng sự đã xây dựng quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm Micromix 3 để bổ sung vào bể ủ rác thải. Năm 2003, Hoàng Quốc Khánh và cộng sự đã nghiên cứu khả năng sinh tổng hợp và đặc điểm cellulase từ chủng Aspergillus niger. 2.1.5.2. Tình hình sản xuất enzyme cellulase trên thế giới. Enzyme cellulase kỹ thuật chủ yếu được thu nhận từ Tr. reesei và Asp. Niger và gần đây là từ các chủng vi khuẩn. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -10- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh Ở Nhật Bản, theo Yamada (1977), có khoảng 48 tấn cellulase được sản xuất từ Tr. Viride và Asp. Niger. Ở Mỹ, phòng thí nghiệm của quân đội Mỹ và trường đại học Rusgers đầu tiên sử dụng chủng T.viride hoang dại để sản xuất cellulase sau đó gây đột biến và chọn lọc được biến chủng QM 9414 có khả năng sinh tổng hợp cellulase cao. Ở Pháp, hãng Lyven sản xuất cellulase từ Tr. Reesei và Asp. Niger sử dụng trong công nghệ thực phẩm. Ở Canada, hãng Logene sản xuất cellulase sử dụng trong thức ăn gia súc, công nghiệp giấy, sản xuất ethanol. Ở Nhật Bản, hãng Nagada, Amano… hằng năm đã sản xuất đến 8000 tấn enzyme các loại để dùng trong nông nghiệp. 2.2. Tổng quan hệ vi sinh vật phân giải cellulose 2.2.1. Vi khuẩn Một số loài vi khuẩn tiêu biểu có khả năng phân huỷ cellulose trong điều kiện hiếu khí: Acetobacter xilinum, Bacilluus subtilis, Trichoderma…[3] Ngoài ra, ở một số vi khuẩn có enzyme oxy hóa khử và enzyme phân hủy protein cũng tham gia vào quá trình trên. 2.2.2. Niêm vi khuẩn [3] Niêm vi khuẩn phân huỷ cellulose chủ yếu được tìm thấy trong các giống Cytophaga, Sporocytophaga và Soran-gium tồn tại trong các loại đất ít acid, trung tính và ít kiềm. Trên bề mặt các vật liệu chứa cellulose, niêm vi khuẩn phát triển trong dạng thể nhầy không có hình dạng xác định, lan rộng, màu vàng, da cam, hoặc đỏ. Tế bào của niêm vi khuẩn bám sát vào sợi cellulose và chỉ thuỷ phân khi bám sát vào chúng, khuẩn lạc của niêm vi khuẩn được tạo thành trên các môi trường thạch. Niêm vi khuẩn có thể sử dụng nguồn carbon không chỉ cellulose mà còn cả các nguồn hydrat carbon khác như tinh bột chẳng hạn. Tuy nhiên, các loài của giống Cytophaga và Sporocytophaga ưa thích cellulose hơn cả. Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày. SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT [...]... dưỡng không có ảnh hưởng đến sinh tổng hợp enzyme này Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -14- GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh 2.2.6 Phương pháp nuôi cấy bề mặt [9] Nuôi cấy nấm mốc và một số vi khuẩn theo phương pháp bề mặt để sản xuất enzyme thường dùng môi trường rắn, đôi khi... của nhà máy Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -26- GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh Năng suất enzyme đạt được 21 tấn/ngày Tỷ lệ chế phẩm dây chuyền sản xuất enzyme thô là 60% Tỷ lệ chế phẩm dây chuyền sản xuất enzyme kỹ thuật là 40% Tỷ lệ các thành phần môi trường như sau Bã thải. .. 1200C Sản phẩm enzyme kỹ thuật Bao gói Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -19- GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh 3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 3.2.1 Nguyên liệu 3.2.1.1 Bã thải nấm Phân loại và làm sạch Mục đích: Bã thải trồng nấm thu gôm về được đổ đống theo từng loại... pháp này vi sinh vật phát triển chủ yếu trên bề mặt nên hệ sử dụng môi trường nuôi cấy không cao Vì vậy phương pháp này ít được dùng Vì vậy, chúng tôi quyết định chọn phương pháp nuôi cấy bề mặt trên môi trường bán rắn với dây chuyền công nghệ như sau Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT ĐỒ... enzyme, 40% canh trường được dùng để sản xuất enzyme thô, còn 60% để sản xuất enzyme kỹ thuật Vậy lượng sản phẩm thô là: 210 00 (kg/ngày) Lượng sản phẩm enzyme kỹ thuật là: 3388,29 (kg/ngày) Bảng 4.3 tổng kết Công đoạn Phối trộn Thanh trùng Lượng hao hụt 2599,84 1273,92 Năng suất công đoạn 129992 127392,1 Đơn vị Kg/ngày Kg/ngày Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương. .. công nguyên liệu 4.2.3.1 Bã thải trồng nấm Nghiền, định lượng (Tỉ lệ hao hụt 3%) Lượng bã thải nấm trước công đoạn nghiền, định lượng 89137,35 × 100 = 91894,17 (kg/ngày) 100 − 3 Lượng hao hụt 91894,17 × 3 = 2756,82 (kg/ngày) 100 Phân loại, làm sạch (Tỉ lệ hao hụt 3%) Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày SVTH: Nguyễn... và có khả năng Thiết lập quần thể tại rễ cấy, nảy mần trong đất 2.2.5 Thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật phân giải cellulose [9] 2.2.5.1 Nguồn Cacbon Chất cảm ứng là nguồn cacbon quan trọng nhất cho sự sinh tổng hợp cellulase như: bã thải trồng nấm, vỏ sắn, rơm rạ, giấy lọc, CMC… Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày... trực tiếp đến năng suất và chất lượng enzyme thành phẩm Tiến hành: Sau khi kết thúc quá trình gieo giống, canh trường nấm mốc được gàu tải chuyển lên bunke trung gian qua cân định lượng và được đưa vào khay, khay chuyển vào phòng nuôi cấy được đặt trong phòng nuôi cấy và tiến hành nuôi Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày... chuyển đến máy nghiền Chế phẩm sau Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -24- GVHD: ThS Nguyễn Hoàng Minh khi nghiền sẽ được chiết lấy dịch enzyme dùng cho việc tạo ra chế phẩm enzyme kỹ thuật Tiến hành: Sau khi nghiền phá vỡ cấu trúc tế bào, ta có thể chiết xuất enzyme bằng... tố vi lượng cũng cần thiết cho sự tổng hợp cellulase như: Fe, Mn, Zn, Co… pH thích hợp 4,6 nhiệt độ là 28 ÷ 300C Đa số cellulase chịu được nhiệt độ cao khoảng 90 ÷ 1000C trong vài phút ví dụ như enzyme cellulase của Tr Viride khi nâng lên 1000C/5 phút vẫn giữ được hoạt tính 96% Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày SVTH: Nguyễn