Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Проект завода производства ферментного препарата Бета-галактазидазы Г3Х на основе продуцента Penicillium canescens, мощностью 35 м3 в сутки по культуральной жидкости

Содержание:

Введение  4

1 Технологическая часть  7

1.1 Характеристика конечного продукта  7

1.2 Технологическая блок-схема производства  9

1.3 Аппаратурно-технологическая схема производства  10

1.4 Характеристика сырья и материалов  12

1.5 Изложение стадий вспомогательных работ и основного
технологического процесса  14

1.6 Переработка и обезвреживание производственных отходов  22

1.7 Данные для расчета материального баланса  25

1.8 Продуктовый расчет и составление материального
баланса на 1 м3 27

1.9 Материальный баланс получения ферментного препарата  33

1.10 Расчет и выбор основного технологического
оборудования  38

1.11 Расчет и выбор вспомогательного оборудования  51

1.12 Контроль производства и технологического процесса  65

1.13 Характеристика отходов производства (на годовой
выпуск продукции) 71

2 Строительная часть  74

2.1 Генеральный план предприятия  74

2.2 Отопление  79

2.3 Вентиляция и кондиционирование воздуха  80

2.4 Водоснабжение  81

2.5 Электроснабжение  84

3 Охрана труда и окружающей среды   89

Введение:

В настоящий момент
биотехнология представляет собой наиболее разнообразную область естественных
наук. Она включает различные разделы научных знаний: микробиологию, анатомию растений
и животных, биохимию, иммунологию, клеточную биологию, физиологию растений и
животных, химию, экологию, генетику, биофизику, математику и много других
областей естествознания.

Одним из самых значительных
практических результатов биотехнологии является применение различных ферментов
и ферментных препаратов. Ферменты, выделяемые микроорганизмами, использовались
человеком достаточно давно, но сущность ферментативных процессов не была
известна. С развитием биотехнологии и, в частности, инженерной энзимологии
стало возможным выделять ферменты из живых организмов и использовать их
непосредственно в различных областях промышленности. Поэтому целью реферата
является обзор распространенных и новых ферментных препаратов, применяемых в
народном хозяйстве.

Ферменты – это биологические
катализаторы белковой природы, ускоряющие реакции в живых организмах и вне
клеток. Ферменты – это белки, которые в свою очередь состоят из звеньев –
аминокислот. В белках встречаются двадцать типов аминокислот, чередование которых
в белковой цепи определяет специфику фермента и его биологические функции.

β-галактозидаза, также
называемая лактазой, бета-гал или β-гал, представляет
собой семейство ферментов гликозидгидролазы, которые катализируют гидролиз β-галактозидов в моносахариды путем
разрыва гликозидной связи. β-галактозиды включают углеводы, содержащие галактозу,
где гликозидная связь лежит над молекулой галактозы.

Традиционно фермент применяется
для производства из молока и отходов его переработки продуктов функционального
питания и кормов с пониженным содержанием лактозы и глюкозогалактозных сиропов,
а также лекарственных препаратов для компенсации лактазной недостаточности [5,
6]. По разным данным, до 90–95% населения Земли, в том числе около 70% взрослых
людей, не усваивают лактозу, что обусловлено связанным с возрастом повышением
уровня лактозной интолерантности [7]. Ситуация осложняется тем, что современная
пищевая промышленность активно использует молочный сахар при производстве
кондитерских и мясных изделий, продуктов быстрого приготовления, напитков, а
фармацевтическая промышленность – в качестве наполнителей лекарственных
средств. Поэтому увеличение производства безлактозных продуктов питания и
содержащих β-галактозидазу лекарственных средств является актуальной задачей,
своевременное решение которой способствует укреплению здоровья людей с
лактазной недостаточностью (лактозной непереносимостью) [5, 6].

Очевидно, что именно пищевая и,
в меньшей мере, фармацевтическая промышленность и сельское хозяйство являются
основными потребителями препаратов β-галактозидазы различной степени очистки во
все возрастающих объемах. Это, в свою очередь, объясняет непреходящий интерес
исследователей к этому достаточно изученному ферменту.

Целью выпускной
квалификационной работы является проектирование завода производства ферментного
препарата Бета-галактазидазы Г3Х на основе продуцента Penicillium canescens,
мощностью 35 м3 в сутки по культуральной жидкости.

Для достижения цели необходимо
решить ряд задач:

— изучить теоретические аспекты
исследуемой темы;

— разработать технологический
процесс получения ферментного препарата и подобрать оборудование;

— произвести технологические
расчеты;

— обеспечить безопасные условия
производства;

— рассчитать экономическую
эффективность проекта.

Препараты β-галактозидазы
находят в настоящее время широкое применение в молочной промышленности и в
отраслях, где используются отходы молокоперерабатывающей промышленности.
Обработка молока и молочных изделий препаратами β-галактозидазы позволяет
получить молочные продукты, почти не содержащие лактозу. Использование
β-галактозидазы перспективно для утилизации молочных отходов (молочной
сыворотки) в хлебопечении, кондитерской промышленности, при производстве
мороженого, в кормопроизводстве, медицинской промышленности и т.д.

Заключение:

Ферментные препараты — концентраты
ферментов, полученные с по­мощью микроорганизмов и содержащие в своем составе,
наряду с ферментом, балластные вещества.

Ферменты применяются в пищевой,
фармацевтической, текстильной, кожевенной и других отраслях промышленности, в
медицине, сельском хозяйстве, химическом синтезе. Более широкое технологическое
применение ферментов до последнего времени сдерживалось рядом причин, из
которых важнейшими являются:

1) трудоемкость отделения ферментов
от исходных реагентов и продуктов реакции;

2) неустойчивость ферментов при
хранении, различных воздействиях (тепловых);

3) трудоемкость очистки ферментов и
получения их в активном виде.

В данной работе рассмотрен проект
цеха производства ферментного препарата бета-галактизада степенью очистки Г3х
мощностью 35 м3 по культуральной жидкости в сутки.

Препараты β-галактозидазы находят в
настоящее время широкое применение в молочной промышленности и в отраслях, где
используются отходы молокоперерабатывающей промышленности. Обработка молока и
молочных изделий препаратами β-галактозидазы позволяет получить молочные
продукты, почти не содержащие лактозу. Использование β-галактозидазы перспективно
для утилизации молочных отходов (молочной сыворотки) в хлебопечении,
кондитерской промышленности, при производстве мороженого, в кормопроизводстве,
медицинской промышленности и т.д.

В меньшей мере изучено и
используется свойство микробных β-галактозидаз осуществлять реакцию
трансгликозилирования, востребованное при производстве галактоолигосахаридов.
Последние обладают пребиотическим действием, угнетают рост патогенных микроорганизмов,
стимулируют перистальтику кишечника, способствуют усвоению кальция и магния,
активизируют специфические и неспецифические системы защиты человека и
животных, проявляют иммуномодулирующее и гипохолестеринемическое действие,
снижают риск развития опухолей [4, 9].

Таким образом, ферментные препараты
— это эффективное средство регулирования технологического процесса и
прогнозирования качества готовой продукции, экономии сырьевых ресурсов.

Фрагмент текста работы:

Технологическая часть 1.1 Характеристика конечного
продукта 1. Техническое наименование продукта
— культуральная жидкость продуцента ферментного препарата β-галактазидазыГ3Х.

2. Культуральную жидкость получают
при глубинном культивировании гриба Penicillium
canescens при следующих условиях:

pH = 4,5-5,0

t = 30-32ºС

Длительность культивирования — 72 ч

Ферментный препарат представляет
собой гигроскопический порошок, полученный высушиванием на распылительной
сушилке культуральной жидкости при культивировании гриба Penicillium canescens глубинным способом,
штаммы которого одобрены для безопасного использования.

3. Основные органолептические,
физико-химические и микробиологические показатели культуральной жидкости:

Таблица 1.1. Характеристика готового
препарата: Наименование показателя Характеристика внешний вид порошок запах Характерный для бактериальной массы цвет светло-серый Целлюлолитическая
активность,
ед/г 800 патогенные микроорганизмы (в том числе
сальмонеллы, в 25 г*) Не допускаются количество мезофильных аэробных и
факультативно анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ, КОЕ/г, не более*) 5 ∙ 104 бактерии группы кишечные палочки
(колиформы) в 0,1 см3 продукта* Не допускается Е. соli, в 25 см3 продукта* Не допускается споры грибов в 1 см3 продукта* Не допускается содержание афлотоксина В1, мг/дм3 * Не допускается содержание токсичных элементов, мг/дм3 (не
более *): свинца
мышьяка Не допускается
Не допускается * —
определяют в каждой десятой партии.

Содержание токсичных элементов и
микотоксинов не должно превышать допустимых уровней, установленных в ТР ТС
029/2012«Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических
вспомогательных средств».

4. Препаратβ-галактазидазыГ3Х изготавливают в соответствии с правилами
безопасности для производств микробиологической промышленности. Препарат
обладает незначительным раздражающим действием на кожу и слизистые оболочки у
лиц, чувствительных к препарату.

Лица, контактирующие с препаратом,
должны быть обеспечены индивидуальными средствами защиты и спецодеждой в
соответствии с отраслевыми нормами и периодически подвергаться медицинским
осмотрам.

5. Препаратβ-галактазидазыГ3Х используется в процессах переэтерификации
жиров, органическом синтезе, для разделения рацемических смесей и получения
ароматических добавок. Наибольшие успехи достигнуты в применении липаз в
составе биокатализаторов для переэтерификации жиров, получения биотоплива и в
качестве добавок к поверхностно-активным веществам.

6. Упаковка, маркировка,
транспортировка и хранение препаратаβ-галактазидазыГ3Х
производится по ГОСТ 57249-2016.