Thiết kế phân xưởng sản xuất enzyme papain từ nhựa đu đủ năng suất 48000 tấn nguyên liệunăm

Sau quá trình ly tâm lần 2, ta thu được tủa có chứa enzyme papain, peptidase A, peptidase B, phần dịch loại bỏ có chứa enzyme chymopapain, muối amoni sulfate, và một phần enzyme papain.D

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp này thì không chỉ có sự cố gắng, nổ lực của chính bản thân em, mà còn cần đến quan tâm giúp đỡ nhiệt tình của quý thầy cô và các bạn.

Em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô trong bộ môn Công nghệ sinh học - Khoa Hóa - Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã cho em những nền tảng kiến thức ban đầu vững chắc để có thể hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp của mình và tiếp thu những kiến thức mới cho công việc sau này.

Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Cô Đoàn Thị Hoài Nam đã hướng dẫn tận tình, chu đáo và tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp.

Cuối cùng, em xin gởi lời cảm ơn đến người thân, bạn bè đã luôn giúp đỡ em trong suốt quá trình hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng để hoàn thiện đề tài bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu từ quý thầy cô và các bạn độc giả.

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2015

Nguyễn Thị Thân

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

MỞ ĐẦU

Trước nay chúng ta đã nghe nhiều về công dụng của quả đu đủ, chúng giúpcho việc tiêu hóa dể dàng hơn, giúp da đẹp hơn… và còn là món sinh tố ngon miệngnữa Quả đu đủ không chỉ có giá trị khi nó đã chín mà còn có giá trị cao khi nó cònxanh Trong mủ quả đu đủ xanh chứa rất nhiều loại enzyme có giá trị kinh tế, quantrọng nhất là papain Papain được xếp vào loại enzyme protease, có tính chất gầngiống như pepsin và các loại enzyme protease khác Hiện nay người ta ứng dụngpapain trong việc mở đĩa đệm trong phẫu thuật cột sống, sản xuất mỹ phẩm… Nước

ta là có khí hậu nhiệt đới thích hợp cho cây đu đủ phát triển, vậy thì tại sao chúng talại không khai thác lợi thế này để thu lấy nguồn papain, có giá trị cao hơn nhiều sovới khi thu nhận quả đu đủ chín

Cho đến nay, chế phẩm enzyme đã trở thành mặt hàng có tính thương mạitoàn cầu Nhưng ở Việt Nam công nghệ enzyme chưa phát triển và chưa có loạienzyme nào được sản xuất theo quy mô công nghiệp Vì vậy, yêu cầu phát triểnnghành công nghiệp enzyme là hết sức cần thiết

Vì vậy em chọn đề tài “Thiết kế phân xưởng sản xuất enzyme papain từ nhựa đu đủ năng suất 48000 tấn nguyên liệu/năm”

CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ 1.1 Sự cần thiết của xây dựng nhà máy sản xuất enzyme papain

Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của Công nghệ sinh học, các chếphẩm enzyme được sản xuất ngày càng nhiều và được sử dụng hầu hết trong cáclĩnh vực như: chế biến thực phẩm, nông nghiệp, chăn nuôi, y tế… Khoảng 75% chếphẩm là enzyme thủy phân được sử dụng cho việc thủy phân cơ chất tự nhiên Vớinhững lợi ích và giá trị mà enzyme papain đem lại , nó được ứng dụng rộng rãi vàthường được dùng trong lĩnh vực chế biến mỹ phẩm Ngoài ra, papain rất cần chonhiều lĩnh vực công nghiệp: dược phẩm, hóa chất, kỹ nghệ tơ sợi dệt may, thuộc da,thực phẩm Papain là một loại enzyme protease được thu nhận từ nhựa đu đủ, mộtloại nguyên liệu có nhiều ở các nước nhiệt đới cũng như ở nước ta Vì vậy, đầu tưcho xây dựng một nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme papain là cần thiết Việc lựachọn vị trí xây dựng nhà máy sản xuất enzyme papain có ảnh hưởng rất lớn đến sựtồn tại của nhà máy vì vậy khi xây dựng nhà máy sản xuất enzyme papain cần phảiđảm bảo những yêu cầu về:

 Vị trí đặt nhà máy

 Giao thông vận tải thuận lợi

 Việc cung cấp điện và nguyên liệu dễ dàng

 Nguồn cấp và thoát nước thuận lợi

 Nguồn nhân lực dồi dào

1.2 Địa điểm xây dựng

Nhà máy sẽ được xây dựng tại khu công nghiệp Hòa Cầm – Thành phố ĐàNẵng Việc chọn khu công nghiệp Hòa Cầm làm địa điểm xây dựng nhà máy manglại cho chúng ta rất nhiều thuận lợi Bởi vì đây là khu Công nghiệp (KCN) có vị tríthuận lợi nhất trong các KCN tại Đà Nẵng, cách trung tâm thành phố 8km về phíaTây Nam Với vị trí chiến lược: nằm trên trục hành lang kinh tế Đông Tây, giápQuốc lộ 14B và chỉ cách các công trình hạ tầng quan trọng của thành phố như cảngSông Hàn, cảng Liên Chiểu, sân bay Quốc tế Đà Nẵng, Ga Đà Nẵng từ 5 đến 8km

Hơn nữa, 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, phíaNam và phía Tây là tỉnh Quảng Nam, còn Phía Đông là biển Đông rộng lớn Đặcbiệt với dòng sông này nối liền với Vịnh, đã làm cho Đà Nẵng trở thành cảng biểnlớn nhất khu vực miền Trung Đà Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùađiển hình, nhiệt độ cao và ít biến động Khí hậu Đà Nẵng là nơi chuyển tiếp đan xengiữa khí hậu miền Bắc và miền Nam, với tính trội là khí hậu nhiệt đới điển hình ởphía Nam Mỗi năm có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12 vàmùa khô từ tháng 1 đến tháng 7, thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đông nhưngkhông đậm và không kéo dài Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,90C Độ ẩmkhông khí trung bình là 83,4%; hướng gió chủ yếu là Đông - Nam

Với điều kiện tự nhiên, khí hậu như vậy việc xây dựng nhà máy sản xuấtenzyme papain là hoàn toàn có cơ sở (không ảnh hưởng đến cuộc sống dân cư tạiđây)

1.3 Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiệt

Đà Nẵng là một thành phố lớn lại có khu công nghiệp nên các vấn đề về điện,hơi, nhiên liệu được thành phố đầu tư đáng kể Nhà máy sẽ sử dụng nguồn điện vàhơi có sẵn tại khu công nghiệp

Nhà máy sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia Ngoài ra để đảm bảocho quá trình sản xuất được liên tục thì nhà máy còn trang bị máy phát điện dựphòng

Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng lấy từ lò hơi riêng của nhà máy.Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu DO được mua từ trạm xăng dầu trong tỉnh

1.4 Hệ thống cấp và thoát nước

Nguồn nước sử dụng cho sản xuất tại cơ sở là nguồn nước ngầm, được lấy từgiếng khoan có độ sâu 90m với công suất 12m3/h Nước giếng sau khi được bơmlên tháp chứa sẽ được xử lý sắt và mangan bằng hệ thống xử lý với công suất150m3/8h trước khi đưa vào sử dụng

Lượng nước thải ra của cơ sở chủ yếu là từ hoạt động vệ sinh thường ngày củacông nhân, vệ sinh thiết bị và từ các quá trình sản xuất như ly tâm Nước thải đượcchuyển vào hệ thống xử lý nước thải chung của nhà máy rồi sau đó chuyển ra nguồnnước thải của thành phố.

1.5 Giao thông vận tải

Đà Nẵng nằm trên quốc lộ 1A là đầu mối giao thông quan trọng của hai miềnNam Bắc Có cảng lớn có thể thông ra quốc tế Ngoài ra còn có tuyến quốc lộ 14Bnối Đà Nẵng với Tây Nguyên và Lào, Thái Lan Do đó thuận lợi cho việc vậnchuyển nguyên liệu và sản phẩm Kênh vận chuyển đa dạng với đường sắt, đường

bộ, đường thuỷ, đường hàng không là điều kiện rất thuận lợi về giao thông

1.6 Hợp tác hóa

Nhà máy đặt trong khu công nghiệp nên việc hợp tác hóa, liên hợp hóa đượctiến hành chặt chẽ, do đó việc sử dụng những công trình điện, nước, giao thông,cũng như việc nhập nguyện liệu và tiêu thụ sản phẩm…

1.7 Nhân công và thị trường tiêu thụ.

Thị trường tiêu thụ được chọn là thị trường cho cả nước và cả thị trường quốc

tế

Nhà máy tuyển lao động ở tại Đà Nẵng và các địa phương lân cận Mặt khácvới mức độ đô thị hoá của thành phố hiện nay, lượng lao động vãn lai rất dồi dào

Từ đó có thể thuê nhân công với giá rẻ

Kết luận: Tất cả các điều kiện trên là cở sở thuận lợi, có tính khả thi để xây

dựng nhà máy sản xuất enzyme papain tại khu công nghiệp Hoà Cầm của thành phố

Đà Nẵng

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về cây đu đủ

2.1.1 Giới thiệu về cây đu đủ

Tên khoa học: Carica papaya L., thuộc họ đu đủ - Caricac.

Hình 2.1: Các loại hoa và trái của cây đu đủ

Cây đu đủ còn được gọi thù đủ ở Huế, phiên mộc, cà lào, phiên qua, phan quathụ, lô hong phlê (Campuchia), mắc hung (Lào), má hống (Thái) Đu đủ thường làcây đồng chu, nhưng đu đủ có thể xếp thành 3 loại trên phương diện giới tính: câyđực, cây lưỡng tính và cây cái Vài cây đu đủ cũng có thể trổ cả ba loại hoa nói trên.Ngoài ra cũng có cây ra hoa không hẳn hoàn toàn đực, cái hay lưỡng tính mà lại phalẫn nhiều ít đặc tính của ba loại hoa Khuynh hướng thay đổi giới tính phần lớn dothời tiết gây ra tỉ như khô hạn và thay đổi nhiệt độ [4.5.15]

2.1.2 Phân bố sinh thái của cây đu đủ

Chi Carica L có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới châu Mỹ Ở vùng núi cao (1500 3000m), từ Panama đến Bolivia, cây đu đủ trồng hiện nay rất có thể là giống lai tựnhiên của loài C peltata Hook & Ann Vào khoảng thế kỷ 16, người Tây Ban Nha

-đã đưa đu đủ vào trồng ở vùng Caribê và một số nước Đông Nam Á Từ các địađiểm này, cây tiếp tục được trồng rộng rãi ở Ấn Độ, Srilanca, châu Đại Dương vàchâu Phi [4, Tr 372]

2.1.3 Hoạt tính sinh học và công dụng của một số chất có trong cây đu

đủ [20]

- Nhựa đu đủ có thể gây viêm da

- Ở Trung Mỹ, trong dân gian, người ta sử dụng đu đủ để điều trị bệnh lỵ amip

(Entamoeba histolytica)-một loại ký sinh trùng gây tiêu chảy dạng lỵ và biến chứng

Mỹ cho biết họ có thể dùng khẩu phần với số lượng lớn thịt cá nhưng vẫn không hề

gì nếu ăn đu đủ xanh sau đó

- Phần cơm đu đủ là thành phần chính của các loại mỹ phẩm như kem nền(mặt), kem đánh răng, xà bông gội đầu

- Các ứng dụng quan trọng trong y học của nhựa đu đủ là chiết xuất papain đểdùng trong phẫu thuật cột sống (là một loại "dao phẫu thuật tự nhiên" để mở đĩađệm) Nghiên cứu cho thấy chiết xuất papain có hoạt tính kháng sinh (antibioticactivity) với tác dụng chống vi khuẩn gram dương (gram-positive bacteria) Nó cònđược dùng để điều trị lở loét, làm tiêu giả mạc trong bệnh bạch hầu, chống kết dínhsau phẫu thuật, làm thuốc giúp tiêu hóa Trong công nghiệp, papain được dùng đểtinh chế bia; xử lý len và lụa trước khi nhuộm; là phụ gia trong công nghệ chế biến

cao su; khi tinh chế dầu gan cá ngừ, người ta tiêm papain vào gan trước khi chiếtxuất, làm cho thành phẩm giàu Vitamin A và D hơn Khoảng 1,500 quả đu đủ xanh

cỡ vừa cho được khoảng 650g papain

2.2 Tổng quan về enzyme papain

2.2.1 Cysteine protease

Cysteine protease (EC.3.4.22) là nhóm các protein có trọng lượng phân tửtrong khoảng 21-30 kDa, các protein này có khả năng xúc tác để thủy phân các loạiliên kết: peptide, amide, ester thiol, đây cũng là những enzyme có nhóm –SH trongtâm hoạt động

Người ta đã tìm thấy hơn 20 họ cysteine protease (Barrett, 1994), nhiềuenzyme trong số này như: papain, bromelain, ficain, animal cathepsins được ứngdụng rộng rãi trong công nghiệp

Có hai loại cysteine protease là exopeptidase (cathepsin X, carboxypeptidaseB) và endopeptidase (bromelain, ficain, cathepsin ) Exopeptidase thủy phân liênkết peptide ở đầu N hoặc đầu C tự do trong khi đó endopeptidase cắt đứt các liênkết peptide ở giữa chuỗi polypeptide

2.2.2 Papain

2.2.2.1 Nguồn gốc

Papain (EC 3.4.22.3) là cysteine protease được biết đến nhiều nhất và đượcphân lập lần đầu tiên vào năm 1879 từ nhựa trái đu đủ (Carica papaya) Đây cũng làenzyme đầu tiên được xác định cấu trúc tinh thể (Drenth et al., 1968; Kamphuis etal., 1894) Trong nhựa đu đủ ngoài enzyme papain còn có các loại protease khácnhư chymopapain, caricain, glycyl endopeptidase và một số enzyme khác (Bainesand Brock-lehurst, 1979) Nhựa đu đủ có hàm lượng và hoạt tính papain cao nhấttập trung ở vùng có nắng nóng và độ ẩm ổn định quanh năm [2, Tr 9 – 28]

2.2.2.2 Tính chất của papain

a Tính chất vật lý

 Cấu tạo hóa học

Papain là một endoprotease có chứa 16% N và 1,2% S Papain là một trongprotease thiol, theo nghiên cứu của R.L Hill và E.L Smith, papain là một chuỗipolypeptide gồm 185 amino acid, trọng lượng phân tử là 20.900 Dalton [5, Tr 186]

Bảng 2.2: Thành phần hóa học của papain

cysteine tạo thành 3 cầu disulfur ở các vị trí 22-63, 56-95, 153-200 không có chứcnăng sinh học, chỉ làm tăng tính bền vững của cấu trúc và một nhóm –SH tự do ở vịtrí 25

Thành phần chính của papain chưa hoạt hóa là hỗn hợp proteindisulfurcysteine, khi hoạt hóa papain bằng KCN sẽ giải phóng ra nhóm thiol củaenzym và β – thiol cyanatalanine do sự tương tác giữa cyanua và cysteine, sau đó, β– thiol cyanatalaine khép vòng tạo thành α – iminotiazolidin Khi có oxy không khí,

cơ chế trên xảy ra theo chiều ngược lại, tức là cysteine kết hợp với nhómsulfurhydride của papain hoạt hóa tạo thành sản phẩm không hoạt hóa Quá trìnhhoạt hóa papain không làm thay đổi cấu trúc không gian của nó

 Cấu trúc không gian

Phân tử papain có dạng hình cầu với kích thước 36x48x36 A0 và mạch chính

bị gấp thành hai phần riêng biệt bởi một khe Trung tâm hoạt động nằm tại bề mặtcủa khe này, nhóm –SH hoạt động của cysteine 25 nằm bên trái khe và nhómhistidine 159 nằm bên phải khe Phần xoắn chiếm 20% toàn bộ các amino acid cótrong phân tử

Hình 2.2: Cấu trúc không gian của enzym papain

Hoạt tính của papain dựa trên hai trung tâm hoạt động là Cys25 và His159.Khoảng pH hoạt động của papain khá rộng (3,5÷8,0) tùy thuộc vào cơ chất Khi cơchất là casein thì hoạt tính tối ưu của papain trong vùng pH từ 5,7 đến 7,0 và nhiệt

độ thích hợp là 50÷570C

 Cấu trúc tâm hoạt động của papain

Tâm hoạt động của papain gồm có nhóm –SH của cysteine 25 và nitrogen bậc

3 của histidine 159 Bên cạnh đó nhóm imidazole của His 159 cũng liên kết với Asp

175 bởi liên kết hydrogen

Vùng tâm hoạt động của papain chứa mạch polypeptide với các amino acid là: Lys-Asp-Glu-Gly-Ser-Cys-Gly-Ser-Cys

Theo các nghiên cứu của Lowe, chuỗi polypeptide trong trung tâm hoạt độngcủa papain gần giống như của ficin hay trypsin, mặc dù chúng có nguồn gốc khácnhau

Ficin: Arg-Glu-Glu-Gly-Glu-Cys-Gly-Ser-Cys

Trypsin: Lys-Asp-Ser-Cys-Glu-Gly-Gly-Asp-Ser

Hình 2.3: Cấu trúc tâm hoạt động của papain

Papain thủy phân protein thành các polypeptide và các polypeptide và cácamino acid, đóng vai trò vừa như endopeptidase vừa như exopeptidase

Các endopeptidase thủy phân protein chủ yếu thành các peptid:

(-NH-CH(R)-CO-NH-CH(R)-CO-)n’ + HOH (-NH-CH(R)-COOH)i

+ (H2N-CH(R)-CO-)k’

i+k = n

Các exopeptidase thủy phân các peptide thành các amino acid:

(H2N -CH(R )-CO-NH-CH(R )-CO-)n + HOH

Tính đặc hiệu cơ chất của papain rất rộng, papain có khả năng phân hủy hầuhết các liên kết peptide trừ các liên kết với proline và các glutamic acid có nhómcarboxy tự do

Khả năng thủy phân cơ chất của papain còn tùy thuộc vào trạng thái của cơchất, tức là cơ chất có biến tính hay không, nếu cơ chất bị biến tính thì papain cókhả năng thủy phân sâu hơn, giống các protease serine khác như chymotrypsin haytrypsin, papain có khả năng xúc tác phản ứng thủy phân các dẫn xuất acyl Phảnứng được tiến hành như sau:

Phản ứng thủy phân này đã được chứng minh theo nhiều cách khác nhau bởi Lowe và Williams 1965, Kirsh và Igelstrom 1966, Brubacher và Bender 1966 Tính ái nhân của phân tử sulful và nhóm SH mạnh hơn oxygen và được tăng lên nhiều nhờ hệ thống histidine-asparagine mặc dù ảnh hưởng của nó không

rộng như hệ thống histidine-asparagine trong cơ chế enzyme chymotrypsin Nhờ

đó mà nó thúc đẩy phản ứng thủy phân xảy ra dễ dàng hơn cho cacbon của cơ chất có khuynh hướng phản ứng với những nguyên tử có tính ái nhân.

Papain có thể nhận biết một chuỗi gồm 7 amino aicd trên cơ chất peptide củamình và sẽ ưu tiên cắt liên kết peptide trên một chuỗi có phenylamine như sau: nếupeptide có dạng X-Phe-Y-Z (X, Y, Z là các gốc amino acid) thì papain sẽ cắt tại vịtrí giữa Y và Z, nhưng nếu peptide có dạng X-Phe-Y (có Phe nằm ở vị trí thứ 2trước đầu tận cùng) thì không được thủy phân bởi papain

Ngoài ra papain còn có hoạt tính esterase, thiolesterase và transferase

• Hoạt hóa papain

Papain chỉ thể hiện hoạt tính xúc tác của mình khi nhóm –SH ở dạng tự do Vìvậy ta sử dụng chất hoạt hóa để đưa papain từ trạng thái không hoạt động sang trạngthái hoạt động Do trung tâm hoạt động của papain có tính khử nên các chất hoạthóa là các chất có tính khử như cysteine, glytation aicd, hdrocyanic… trong đócysteine là chất hay dùng nhất Khi có mặt các chất này thì nhóm –SH của papainđược phục hồi và làm tăng hoạt tính papain Để thu được hoạt tính cao nhất thì thíchhợp là dùng hỗn hợp cysteine và EDTA, trong đó cysteine đóng vai trò là chất hoạthóa papain, còn EDTA đóng vai trò chất liên kết tạo phức với ion kim loại nặng cótrong nhựa đu đủ

• Bất hoạt

Papain bị kìm hãm ( ức chế bất thuận nghịch) bởi các chất oxy hóa như: O2,O3, H2O2, iodur acetate và các hợp chất disufur khác Các chất này phản ứng vớinhóm –SH ở trung tâm hoạt động của papain làm phá vỡ cấu trúc tâm hoạt độngcủa nó

Papain bị bất hoạt thuận nghịch bởi không khí, cysteine ở nồng độ thấp Cácion kim loại nặng như Cd+, Cu2+, Zn2+, Hg2+, Pb2+, Fe2+ và các tác nhân gây ức chếpapain

Papain tác dụng với chloromethyl cetone của Phe và Lys thì mất hoàn toànhoạt tính Tuy nhiên papain lại rất bền với các tác nhân biến tính là dung môi hữu

cơ (độ quay cực của papain hầu như không biến đổi trong ethanol 70% hay urea 6-8(M/l).

 Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của papain [12.13]

Nhiệt độ:

Papain là enzym chịu được nhiệt độ tương đối cao Ở dạng nhựa khô papainkhông bị biến tính trong 3 giờ ở 1000C Còn ở dạng dung dịch papain bị mất hoạttính sau 30 phút ở 82,50C và nếu nhiệt độ tăng cao hơn (>1000C) thì nó sẽ bị mấthoàn toàn hoạt tính kể cả khi thêm lượng lớn chất hoạt hóa vào dung dịch

Điều đáng lưu ý là sau khi đã được tinh sạch và ở trạng thái tinh thể thì papain

có độ bền nhiệt thấp hơn papain ở trong nhựa, do trong nhựa còn chứa các proteinkhác có tác dụng bảo vệ papain

Papain trong dung dịch NaCl giữ ở 40C bền trong nhiều tháng Trong dungdịch dẫn xuất thủy ngân, papain cũng không mất hoạt tính trong nhiều tháng Trongkhi đó hầu hết các enzyme mất hoạt tính mỗi ngày 1-2% do sự phân hủy hoặc oxy.Khi thủy phân các protein khác nhau, thì tùy thuộc vào cơ chất mà nhiệt độthích hợp cho papain cũng khác nhau chẳng hạn đối với cơ chất là casein thì nhiệt

độ tối ưu cho phản ứng là 370C Papain dạng ổn định ở trạng thái khô có thể chịunhiệt độ sấy ở 1150C trong thời gian 2 giờ mà hoạt tính vẫn duy trì được 90%

pH:

Papain hoạt động trong khoảng pH tương đối rộng từ 4,5÷8,5 nhưng lại dễbiến tính trong môi trường acid có pH < 4.5 hoặc trong môi trường kiềm mạnh có

pH > 12

Khi phản ứng với cơ chất thì tùy thuộc vào bản chất của cơ chất mà pH tối ưu

sẽ khác nhau Chẳng hạn, papain phản ứng với casein ở pH tối ưu là 7-7.5

Papain dạng ổn định tức là dạng mà cấu trúc không gian của enzyme được ổnđịnh, có thể chịu được các pH = 1.5 và pH = 8.5 trong 90 phút

Dung môi:

Papain không thay đổi độ quay quang học trong dung môi là methanol 70% vàkhông thay đổi độ nhớt trong dung môi methanol 50% Trong dung dịch

dimethylsulfoxide chứa 20% dung môi hữu cơ và urea 8M không làm giảm hoạttính cũng như thay đổi cấu hình của papain Các chất gây biến tính mạnh như TCA10%, guanidine hydrochloride 6M làm biến đổi bất thuận nghịch về độ quay quanghọc và hoạt tính của papain

2.2.2.3 Một số phương pháp thu nhận papain bán tinh khiết

Vấn đề tinh sạch papain đã được nghiên cứu rộng rãi từ trước tới nay, chủ yếudùng dung môi hữu cơ để tinh sạch papain

Nhựa đu đủ đủ tuổi, sau khi lấy về được chiết rửa 2-3 lần bằng cồn 900, lọc lấycặn và làm bay hơi cồn Cặn được hòa tan trong nước cất, sau đó lại dùng cồn đểkết tủa lại, sấy ở nhiệt độ 37- 400C và thu được papain

Ngâm papain trong thể tích nước cất nhất định trong vài giờ hoặc hòa tan nhựatươi trong nước cất, có thể bổ sung một ít glycerine cho tạo thành dịch nhũ hòa tanđều, lọc lấy dịch qua vài lớp vải màn Dùng aceton lạnh với tỉ lệ 2:1 so với thể tíchdịch lọc, sau đó ly tâm lạnh và thu lấy kết tủa Sấy kết tủa ở nhiệt độ 450C, có thểsấy chân không hoặc phơi, sau đó nghiền thành bột

Tinh chế papain bằng phương pháp kết tủa phân đoạn sử dụng (NH4)2SO4 vàNaCl

Để nâng cao mức độ tinh sạch đối với papain, người ta sử dụng phương phápsắc ký cột với CMC

2.2.2.4 Ứng dụng của enzym papain

a Trong y học

- Chữa bệnh giun kim, gium đũa

- Dùng tiêu diệt các dị vật thừa, các protein chết trong cơ thể Hỗn hợppapain-bromelin-celluloza được sử dụng hiệu quả để phá sỏi thận

- Làm thành phần chính của các loại thuốc trị bệnh biếng ăn, ăn không tiêu

- Làm một sổ vi trùng gram (+) và gram (-) ngưng phát triển, vi trùng thương

hàn, Staphylococus rất nhạy cảm với papain

- Papain có tác dụng giảm độc tố với toxin và toxabumin

- Papain có tác dụng lên hệ mạch dùng trị bệnh bạch cầu, viêm họng…

b Trong công nghiệp thực phẩm

- Protease, trong đó có papain được sử dụng rất rộng rãi trong chế biến thịt, cá

và đã mang lại hiệu quả kinh tế cao Với phương pháp này, người ta có thể biến đổinhững loại thịt cá rẻ tiền, khô cứng, những phần không ngon thành các chế phẩm cótính chất tốt hơn

- Papain còn được dùng để thủy phân protein và ngăn ngừa vi khuẩn gây thối,

do nhiệt độ tối ưu của nó là 800C

- Papain được dùng để làm mềm thịt, dùng để thủy phân gan cá ngừ làmthuốc bổ Papain còn được dùng trong sản xuất bia vì nó giúp tiêu hóa các proteincòn hòa tan trong bia

c Trong các ngành công nghiệp khác

- Papain được dùng làm mềm da trong ngành công nghiệp thuộc da, dùng tẩycác vết máu trên quần áo

- Trong công nghiệp mỹ phẩm, papain được dùng để tẩy các vết nám, tànnhang trên da làm cho da mềm mại hơn

Tạo phức EDTA 0,001M

Điều chỉnh pH (pH = 9) NaOH 0,1M

Ly tâm 2 (2500 v/p; T=1h)

Dịch lỏng chứa Chymopapain

CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Dây chuyền công nghệ

Tủa enzyme bằng NaCl (T = 1÷2h) NaCl rắn

Hòa tan tủa Cysteine 0,02 M

Hòa tan tủa (pH=6,5) Cysteine 0,002 M

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Nguyên liệu để sản xuất là nhựa đu đủ thu mua từ các vườn đu đủ hay là cácnơi tiêu thụ, các cơ sở được thu mua và vận chuyển về nhà máy để sử dụng chomục đích sản xuất enzyme papain Nhựa sau khi lấy phải được đậy nắp kín, giữtrong tối và bảo quản lạnh trong thời gian chờ các công đoạn xử lý tiếp theo Trong

Kết tinh(t=40C, T=10÷12h)

Dịch lỏng

Ly tâm lạnh (2500 v/p;

T=4÷5h)

Nghiền

quá trình thu mua nguyên liệu không cho nhựa tiếp xúc lâu với không khí, đảm bảohoạt tính papain có trong nhựa.

Chú ý không nên trộn nhựa tươi với nhựa khô vì sẽ làm giảm chất lượng củanhựa

3.2.1 Cân định lượng

Mục đích: Xác định đúng lượng nhựa đu đủ cần dùng.

Cách tiến hành: Nhựa đu đủ sẽ đựơc chuyển đến thùng cân để xác định khối

lượng khi đưa vào sản xuất

3.2.2 Tạo phức

Mục đích: trong thành phần nhựa đu đủ ngoài papain, chymopapain còn có

một số enzyme, protein, chất nhựa, chất cao su, chất béo và các tạp chất khác… vàđặc biệt trong nhựa đu đủ còn có mặt của các kim loại nặng, chúng có thể làm bấthoạt hay ức chế enzyme papain Do đó, cần phải sử dụng EDTA để tạo phức với cáckim loại nặng Khi đó các ion kim loại này sẽ bị cô lập không còn tác dụng ức chếhay bất hoạt enzyme papain

Cách tiến hành: Sau khi cân định lượng lượng tiến hành bổ sung EDTA khan

vào dịch nhựa đu đủ tươi để thu được dịch có nồng độ EDTA đạt 0,001M

3.2.3 Điều chỉnh pH

Mục đích: Điều chỉnh về pH=9 nhằm tạo điều kiện để loại bỏ các kim loại

nặng cũng như các tạp chất có trong nhựa đu đủ không tan ở điều kiện này

Tiến hành: Thêm từ từ và khuấy đều một lượng dung dịch NaOH 0,1M để

điều chỉnh dịch chứa enzyme thu được sau khi hòa tan nhựa đu đủ ở trên lên pH=9

3.2.4 Ly tâm lần 1

Mục đích: Sau khi điều chỉnh pH =9 thì trong khối nguyên liệu sẽ có các

thành phần không tan ở điều kiện này Do đó, ta tiến hành ly tâm để loại bỏ cácthành phần đó và thu được dịch chiết chứa enzyme ít tạp chất hơn

Tiến hành: Sử dụng bơm để bơm dịch huyền phù thu được sau khi điều chỉnh

pH vào thiết bị ly tâm và tiến hành ly tâm với tốc độ 6000 vong/phút trong 1 giờ.Sau quá trình ly tâm lần 1, phần dịch thu được có chứa enzyme papain,

chymopapain, peptidase A, peptidase B sẽ tiếp tục vào các công đoạn sản xuất tiếptheo, phần cặn cần loại bỏ gồm phức EDTA – kim loại nặng, và các tạp chất khác

có trong nhựa, NaOH

3.2.5 Kết tủa enzyme bằng (NH4)2SO4

Mục đích: Muối nồng độ cao có tác dụng với phân tử nước bao quanh protein

enzyme và làm chuyển hóa điện tích, làm thay đổi tính hòa tan của các enzyme Sửdụng muối (NH4)2SO4 nhằm phân dịch chiết enzyme ra làm hai phần: phần kết tủachứa papain và peptidase A, B và phần dịch chứa chymopapain, thuận lợi cho quátrình ly tâm

Tiến hành: Cho amoni sulfate vào dịch enzyme cho đến 45% độ bão hòa,

trong thời gian 1÷2 giờ sau đó tiến hành công đoạn tiếp theo Theo Green vàHughes, 1955, Brewer và cộng sự (1977) lượng muối rắn thêm vào 100 ml dungdịch chứa protein đã có độ bão ban đầu là 0% để thu được dung dịch cuối có độ bãohòa 45% là 277g Nhiệt độ tiến hành kết tủa ở 40C, để tránh khả năng làm mất hoạttính enzyme, người ta thường phải làm lạnh dung dịch enzyme trước khi trộn vớimuối

3.2.6 Ly tâm lần 2

Mục đích: Loại bỏ phần dịch có chứa enzyme chymopapain, thu được tủa có

chứa enzyme papain, peptidase A và peptidase B

Cách tiến hành: Sau khi phân đoạn bằng (NH4)2SO4 ta tiến hành ly tâm vớitốc độ 6000 vòng/phút trong vòng 1 giờ để thu phần tủa Sau quá trình ly tâm lần 2,

ta thu được tủa có chứa enzyme papain, peptidase A, peptidase B, phần dịch loại bỏ

có chứa enzyme chymopapain, muối amoni sulfate, và một phần enzyme papain.Dịch bỏ sau ly tâm sẽ được đưa vào hệ thống xử lý nước thải của nhà máy hoặc ta

có thể thu lại và bán cho nhà máy sản xuất enzyme chymopapain vì hàm lượngchymopapain trong dịch bỏ lớn

3.2.7 Hòa tan tủa

Mục đích: Nhằm hòa tan tủa của enzyme papain, peptidase A và peptidase B

và đồng thời điều chỉnh pH đến 7÷7,5 nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạnphân đoạn tiếp theo

Cách tiến hành: Tủa thu được sau quá trình ly tâm 2 sẽ được hòa tan bằng

dung dịch Cystein 0,02M (hòa tan Cystein trong NaOH 1 M để đưa pH dịch chiếtlên 7÷7,5)

3.2.8 Kết tủa enzyme bằng NaCl

Mục đích: Dựa vào cơ sở khi nồng độ muối thấp tính hòa tan tăng, nồng độ

muối cao tính tan giảm do phân tử protein được bền vững nhờ lớp vỏ nước (vỏhydrat), nếu nồng độ muối cao chúng sẽ cạnh tranh lấy đi lớp vỏ nước của protein,các phân tử protein sẽ mất đi lớp vỏ hydrat liên hợp lại tạo kết tủa Sử dụng muốiNaCl rắn để tủa enzyme papain nhằm tách dịch chiết enzyme thành hai phần: phầnrắn là tủa enzyme papain, phần dịch chứa các thành phần còn lại

Cách tiến hành: Sau khi hòa tan tủa xong ta tiến hành thêm từ từ NaCl rắn

vào trong dịch chứa enzyme theo tỉ lệ khối lượng 1:10 (tức 10g dịch chứa enzymethì cần 1g NaCl rắn) và đồng thời khuấy đều

3.2.9 Ly tâm lần 3

Mục đích: Loại bỏ phần dịch có chứa peptidase A, B ra khỏi tủa có chứa

enzyme papain

Cách tiến hành: Sau khi phân đoạn bằng NaCl ta tiến hành ly tâm với tốc độ

6000 vòng/phút trong vòng 1 giờ Kết thúc quá trình ly tâm ta thu tủa của enzymepapain, loại bỏ dịch chứa peptidase A, peptidase B, Cystein, muối NaCl

3.2.10 Hòa tan tủa

Mục đích: Nhằm hòa tan papain và hoạt hóa enzyme papain đồng thời điều

chỉnh pH của dịch enzyme về 6.5, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình kết tinh

Cách tiến hành: Tủa thu được sau ly tâm hòa tan bằng dung dịch Cystein

0,002M

3.2.11 Kết tinh

Mục đích: Nhằm tách enzyme papain hòa tan trong dịch chiết enzyme dưới

dạng tinh thể, tăng độ tinh khiết cho enzyme papain

Cách tiến hành: Sau khi hòa tan tủa ta được dịch chiết enzyme để nguyên ở

nhiệt độ phòng trong vòng 30 phút để tạo thành mầm tinh thể sau đó duy trì ở 40Ctrong vòng 10÷12, khi đó lượng tinh thể tạo thành là nhiều nhất, sau đó đem ly tâmlạnh

3.2.12 Ly tâm lạnh

Mục đích: Tách tinh thể papain ra khỏi dung dịch để thu tinh thể enzyme

papain trong điều kiện lạnh nhằm tránh sự biến tính của enzyme

Cách tiến hành: Tiến hành ly tâm với tốc độ 2500 vòng/phút trong 1 giờ để

thu tinh thể và loại bỏ phần dịch

3.2.13 Sấy chân không

Mục đích: Làm giảm độ ẩm của enzyme papain thu được sau quá trình ly tâm

và tạo điều kiện cho quá trình bảo quản và vận chuyển

Phương pháp sấy: Nhiệt độ và thời gian sấy là 2 yếu tố ảnh hưởng đến hoạt

tính của chế phẩm enzyme Sấy ở nhiệt độ cao có thể làm mất hoạt tính của enzyme

do protein bị biến tính Tuy nhiên, khi sấy ở nhiệt độ thấp thì thời gian sấy kéo dài

và trong thời gian này với sự hiện diện của độ ẩm cao thì sự tự phân của papain sẽdiễn ra và làm giảm hoạt tính của enzyme Do đó có sự khác biệt ý nghĩa về hiệusuất thu hồi hoạt tính enzyme giữa các mẫu sấy bằng các phương pháp sấy khácnhau

+ Sấy đông khô: Thời gian sấy kéo dài 15h, hoạt tính enzyme duy trì đượckhoảng 86% so với ban đầu, độ ẩm đạt được 4.87%

+ Sấy chân không: Sấy ở nhiệt độ 400C kéo dài trong 9h, hoạt tính enzymeduy trì được là 75% so với ban đầu, độ ẩm đạt được 1 ÷ 7.9%

Sấy đông khô giữ lại được chất lượng sản phẩm tốt hơn sấy chân không Sấychân không tiến hành trong điều kiện nhiệt độ cao hơn nên hoạt tính của papain saukhi sấy thấp hơn so với sấy đông khô Tuy nhiên, do enzyme papain bền về nhiệt,

nhiệt độ tối thích là 800C nên ở 400C vẫn giữ được hoạt tính tương đối tốt như ởnhiệt độ lạnh 40C Mặt khác sấy chân không chiếm thời gian ngắn (9h) còn sấy đôngkhô thì thời gian sấy tương đối dài (15h), hơn nữa thiết bị sấy đông khô vận hànhphức tạp nên trong thực tế chưa được sử dụng rộng rãi Vì vậy ta chọn phương phápsấy chân không là phù hợp nhất với enzyme papain.

3.2.14 Nghiền

Mục đích: Nhằm làm nhỏ tinh thể papain tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình

đóng gói cũng như tăng giá trị mỹ quan cho sản phẩm

Cách tiến hành: Tinh thể papain sau khi sấy chân không sẽ được đưa vào

máy nghiền – hoạt động dựa trên hai hệ thống bánh răng cố định và không cố định

di chuyển với tốc độ cao tiến hành nghiền, ma sát vật liệu tạo thành dạng bột Bộtnghiền có thể từ buồng chứa đi ra ngoài, độ nhỏ to của hạt có thể thay đổi dựa vàoviệc thay đổi của sàng nghiền

CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1 Lập kế hoạch sản xuất

X: nhà máy có nhập nguyên liệu

4.1.2 Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Nhà máy hoạt động với một dây chuyền sản xuất chính: Dây chuyền sản xuấtenzyme papain năng suất 48000 tấn nl/năm từ nguyên liệu là nhựa đu đủ

Trong một năm nhà máy sản xuất 12 tháng, tháng 11 mua nguyên liệu ít, dođây thường là mùa mưa, làm việc hai tuần đầu (được nghỉ 2 ngày chủ nhật) hai tuầnsau dùng để bảo trì và tu sữa máy móc Mỗi ngày làm việc 3 ca, mỗi ca làm việc 8giờ

Các ngày chủ nhật và lễ tết trong năm nhà máy nghỉ sản xuất Trong các thángnghỉ chủ nhật (4 ngày) và các ngày lễ (tết dương lịch, giỗ tổ Hùng Vương (vàotháng 4 dương lịch), 30/4, 1/5, 2/9) Ngày 1/5 trùng ngày chủ nhật nên tháng 5 nghỉ

6 ngày (5 ngày chủ nhật và 1/5)

Riêng tháng 1 được nghỉ ngày tết dương lịch, 5 ngày chủ nhật Tháng 2 nghỉ 4ngày chủ nhật, 4 ngày tết âm lịch (30, mồng 1, 2, 3) nên tháng 2 được nghỉ tổngcộng là 8 ngày Vậy số ngày đi làm của tháng 2 là 20 ngày (28 – 8)

Bảng 4.2: Biểu đồ kế hoạch sản xuất

Tổng số ca làm việc trong năm: 879 ca.

4.2 Số liệu ban đầu

4.2.1 Năng suất của nhà máy

Năng suất tính theo năm: 48000 tấn nl/năm = 48000000 kg nl/năm

Năng suất tính theo ngày: 1 năm làm 293 ngày

Năng suất tính theo ca: 1 ngày làm 3 ca

4.2.2 Chọn số liệu ban đầu

Trung bình một trái đu đủ cho được 12g mủ, từ 4kg mủ đu đủ tươi cho 1kgpapain thô, hiệu suất thu hồi 84,49% [9]

Khối lượng papain thô có trong 4kg mủ đu đủ:

Nồng độ chất khô có trong nhựa đu đủ tươi (Xck):

Độ ẩm của nguyên liệu: W0 = 100 – 30 = 70%

Thành phần % của các protease có trong chế phẩm papain thu nhận được:papain: 4,7÷9,6%, chymopapain: 45,1÷65,9%; peptidase B: 6,9÷39,7%; peptidaseA: 5,5÷9,6% [1, tr 196]

Ta chọn thành phần phần trăm của các chất khô có trong nhựa đu đủ:

- Khối lượng riêng của nước:

- Khối lượng riêng của NaOH: d NaOH = 0,970 g/cm3 = 0,970 kg/lit

- Mật độ của NaCl: kg/m3

- Thể tích riêng phần của papain: v = 0,742 (ml/g)

- Nguyên liệu đầu ra có độ ẩm là 1.5%

4.2.3 Các công thức áp dụng

- Ta có % hao hụt ẩm trong công đoạn so với nguyên liệu trước khi vào côngđoạn được tính theo công thức:

(4.1)Trong đó:

W1 là độ ẩm của khối nguyên liệu trước khi vào mỗi công đoạn, %W2 là độ ẩm của khối nguyên liệu sau mỗi công đoạn, %

- Công thức tính lượng nguyên liệu sau mỗi công đoạn:

Trong đó: G1 là khối lượng nguyên liệu trước khi vào mỗi công đoạn, kg

G2 là khối lượng nguyên liệu sau mỗi công đoạn, kg

a là phần trăm hao hụt vân chuyển của công đoạn, %

- Thể tích riêng phần:

Trong đó:

v là thể tích chiếm bởi một đơn vị khối lượng của nguyên liệu ml/g.

V là thể tích của m (g) nguyên liệu

m là khối lượng của nguyên liệu (g)

d là khối lượng riêng của nguyên liệu (g/cm3)

- Công thức dùng để tính Y (gam) muối rắn phải thêm vào 100ml dung dịchchứa protein đã có độ bão hòa ban đầu là S1 để thu được 1 dunh dịch có độ bão hòaS2.[6]

Trong đó:

G là lượng (gam) amoni sulfate trong 1000 ml dung dịch bão hòa, ở

40C thì G = 536,3 g

Vg là thể tích riêng biểu kiến của dung dịch amoni sulfate bão hòa, ở

40C thì Vg/1000 = 0,29

4.2.4 Hao hụt qua các công đoạn

- Hao hụt vận chuyển: hao hụt nguyên liệu do nguyên liệu mất đi khi vậnchuyển từ thiết bị này sang thiết bị khác

Giả sử hao hụt vận chuyển qua các công đoạn được trình bày ở bảng sau:

Bảng 4.3: Bảng hao hụt do vận chuyển qua các công đoạn

Hòa tan tủa bằng Cysteine 0,02M

và tủa enzyme bằng NaCl 0,5

- Hao hụt ẩm: là hao hụt do mất nước (nước bay hơi) chủ yếu ở công đoạn sấy

Độ ẩm trước khi sấy: Wts = 40%

Độ ẩm sau khi sấy: Wss = 1,5%

Áp dụng công thức (4.2) ta có:

Bảng 4.4: Hao hụt ẩm

Tên công đoạn % hao hụt ẩm

Sấy chân không 39,09

4.3 Tính cân bằng vật liệu

4.3.1 Nguyên liệu

Tính cho 1 ca: khối nguyên liệu đưa vào

Trong nguyên liệu đầu có W = 70%, ta có thành phần các chất trong nguyênliệu đầu là:

Giả sử nhựa có ρ = 1050 kg/m3, ta có thể tích của nhựa nguyên liệu ban đầu:

Thể tích khối nguyên liệu sau khi định lượng:

4.3.3 Tạo phức

Lượng EDTA khan bổ sung vào dung dịch để đạt nồng độ EDTA 0,001M là:

Ta có công thức , suy ra n = CM x V

Vậy:

Lượng nguyên liệu sau công đoạn tạo phức là:

Trong quá trình này, EDTA sẽ tạo phức với các kim loại nặng có trong khốinguyên liệu

Thể tích khối nguyên liệu sau khi tạo phức:

4.3.4 Điều chỉnh pH

Giả sử môi trường sau khi tạo phức có pH = 5,7; ta tiến hành điều chỉnh pHmôi trường lên 9

Các công thức áp dụng:

Từ 2 công thức trên suy ra

Ban đầu thể tích trước khi hòa tan nhựa V2 = 51229,644 lít, pH=5,7



Thêm vào V’ thể tích NaOH Tổng thể tích (V’+V2); pH=9

Để dung dịch thu được có pH=9 thì OH- phải dư

nNaOH = 0,1xV’ nOH-=0,1xV’

Lượng NaOH khan sử dụng để pha 0,750 kg/ca dung dịch NaOH 0,1M là:

4.3.5 Ly tâm lần 1

Giả sử sau quá trình ly tâm loại bỏ được hết phần tạp chất trong nhựa, cặnđược tạo thành từ EDTA tạo phức với kim loại nặng và một số tạp chất không tan ởđiều kiện pH = 9

Giả sử ly tâm 1 loại hết cặn trong mủ và cặn thu được có W1 = 30%

Khối lượng chất khô trong cặn:

Cặn có W1 = 30% suy ra:

Khối lượng nước có trong cặn:

Lượng nguyên liệu còn lại sau quá trình ly tâm 1 với hao hụt vận chuyển củacông đoạn này là 1%:

Lượng cặn bỏ ra:

Thành phần các chất trong khối nguyên liệu sau khi ly tâm lần 1:

Giả sử cặn được loại ra có ρ = 1002 kg/m3, thể tích của cặn loại ra:

Thể tích dung dịch sau khi lọc:

4.3.6 Kết tủa enzyme bằng (NH4)2SO4

Áp dụng công thức (4.4) tính Y (gam) lượng muối rắn thêm vào 100ml dungdịch chứa protein có độ bão hòa ban đầu 0% để thu được 1 dung dịch có độ bão hòa45%:

Cứ 100ml dung dịch chứa protein thì cần thêm vào 27,7 g (NH4)2SO4

Vậy V4 = 32178,066 lít dung dịch chứa enzyme thì cần thêm vào x(g)(NH4)2SO4

Lượng (NH4)2SO4 cần thêm vào là:

Khi cho (NH4)2SO4 45% độ bão hòa vào thì sẽ kết tủa papain, peptidase A,peptidase B

Khối lượng nguyên liệu sau kết tủa enzyme bằng (NH4)2SO4 với hao hụt vận

Thành phần các chất khô có trong tủa:

Amoni sulfate có (kg/m3), thể tích (NH4)2SO4 thêm vào là:

Thể tích khối nguyên liệu sau khi tủa enzym bằng (NH4)2SO4:

4.3.7 Ly tâm lần 2

Tủa thu được sau khi ly tâm chứa enzyme papain, peptidase A, peptidase B.Giả sử hiệu suất tủa là 90%

Lượng chất khô trong tủa thu được:

Giả sử tủa thu được có Wt = 30%

Lượng nguyên liệu (tủa chứa enzyme papain) thu được với hao hụt vậnchuyển 1% là:

Lượng dịch loại bỏ chứa Chymopapain, muối (NH4)2SO4 và một phần cácenzyme papain, peptidase A, peptidase B

Thành phần các chất khô có trong tủa thu được sau ly tâm:

Giả sử dịch loại ra có (kg/m3), thể tích dịch được loại ra:

Thể tích của tủa thu được sau ly tâm lần 1:

4.3.8 Hòa tan tủa bằng Cysteine 0,02M

Theo tài liệu tham khảo: giáo trình công nghệ enzym của Nguyễn Đức Lượng

cứ 180g tủa thì cần dùng 600 ml dung dịch Cysteine 0,02 M

Vậy 7649,683 kg tủa thì cần y ml dung dịch Cystein 0,02 M

Thể tích Cysteine 0,02 M cần dùng là:

Lượng Cysteine khan sử dụng là:

Giả sử khối lượng riêng của Cysteine 0,02M: d Cys = 1,02 kg/cm3

Khối lượng dung dịch Cysteine 0,02M thêm vào để hòa tan tủa là:

Lượng nguyên liệu sau khi hòa tan tủa với hao hụt vận chuyển 0,5% là:

Thành phần các chất khô có trong dung dịch sau khi hòa tan tủa bằng Cysteine0,02M là:

Thể tích dịch thu được sau khi hòa tan tủa bằng Cysteine 0,02M:

4.3.9 Kết tủa enzyme bằng NaCl

Giả sử lượng NaCl rắn thêm vào lượng dung dịch thu được sau khi hòa tan tủatheo tỉ lệ 1:10 (tỉ lệ khối lượng)

Lượng NaCl rắn sử dụng là:

NaCl rắn thêm vào có kg/m3, thể tích của 3349,031 kg NaCl là:

Lượng nguyên liệu sau khi kết tủa là:

Thể tích nguyên liệu sau khi tủa:

Tủa thu được chứa enzyme papain, thành phần chất khô lý thuyết có trong tủa:

4.3.10 Ly tâm lần 3

Sau ly tâm ta thu tủa và loại bỏ dịch lỏng chứa peptidase A, peptidase B.Tủa thu được chỉ chứa enzyme papain Giả sử hiệu suất tủa là 90%

Lượng chất khô thực tế có trong tủa (enzyme papain) là:

Thể tích riêng phần của papain v = 0,742 ml/g = 0,742 lit/kg.

Áp dụng công thức (4.2) ta có thể tích của 1002,507 kg papain:

Giả sử tủa thu được có W2 = 30%

Lượng papain thu được sau công đoạn ly tâm lần 2 với hao hụt vận chuyển1%:

Khối lượng nước trong tủa thu được:

Lượng dịch loại bỏ chứa peptidase A, peptidase B và một phần enzymepapain:

Thể tích của khối nguyên liệu thu được sau ly tâm lần 2:

Thể tích của dịch bỏ sau ly tâm lần 3:

4.3.11 Hòa tan tủa bằng Cysteine 0,002M

Giả sử dung dịch Cystein 0,002M thêm vào để hòa tan tủa theo tỉ lệ khốilượng 4:1 (tức 4g dung dịch cystein để hòa tan 1g tủa)

Lượng dung dịch Cystein cần thêm vào:

Giả sử dcys (0,002 M) =1 g/cm3 = 1 kg/lít

Vậy thể tích dung dịch Cystein thêm vào là:

Khối lượng dung dịch chứa enzyme sau khi hòa tan tủa với hao hụt vậnchuyển 1%:

Thể tích nguyên liệu sau khi hòa tan tủa:

Lượng Cystein khan sử dụng:

Lượng papain khô trong dịch sau khi hòa tan tủa:

4.3.12 Kết tinh

Khối lượng nguyên liệu sau kết tinh với hao hụt vận chuyển là 0,5%:

Thể tích khối nguyên liệu sau kết tinh:

Lượng tinh thể papain thu được sau ly tâm lạnh với hao hụt vận chuyển 1%:

Khối lượng nước trong tinh thể papain thu được:

Khối lượng dịch lỏng loại bỏ sau ly tâm:

Ta có thể tích riêng phần của papain v = 0,742 ml/g = 0,742 lit/kg.

Áp dụng công thức (4.2) ta có thể tích của 1310,077 kg papain:

Thể tích của tinh thể papain thu được sau ly tâm lạnh:

Thể tích của dịch lỏng loại bỏ ra sau ly tâm lạnh:

4.3.14 Sấy chân không

Hao hụt ở công đoạn sấy chân không gồm hao hụt vận chuyển và hao hụt ẩm.Theo mục 4.2.4, tổng hao hụt công đoạn sấy là: 1,5% + 39,09% = 40,59%

Lượng sản phẩm sau khi sấy là:

4.3.15 Nghiền

Lượng sản phẩm sau khi nghiền với hao hụt vận chuyển 1% là: