ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME MANNANASE TỪ
VI KHUẨN BACILUS SUBTILIS THEO PHƯƠNG PHÁP LÊN
MEN CHÌM NĂNG SUẤT 10000 LÍT SẢN PHẨM/NGÀY

Người hướng dẫn: TS. NGUYỄN HOÀNG MINH
Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ THU THẢO
Số thẻ sinh viên: 107120274
Lớp: 12SH

Đà Nẵng, 5/2017


TÓM TẮT
Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacilus
subtilis theo phương pháp lên men chìm năng suất 10000 lít sản phẩm/ngày”
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Thảo
Số thẻ sinh viên:
107120274

Lớp: 12SH

Enzyme mannanase đã trở nên quan trọng kể từ khi con người nhắm mục tiêu quá
trình thủy phân các polysaccharides phức tạp trong mô thực vật thành các phân tử đơn

giản như: Mannan-oligosaccharides và mannoses.
Enzyme mannanase là một trong những enzyme có vai trị quan trọng trong
chuyển hóa chất hữu cơ có trong thiên nhiên và có ý nghĩa rất lớn trong công nghiệp
thực phẩm (rượu, bia...), bảo vệ môi trường, công nghiệp giấy... Do đó có nhiều ứng
dụng trong thực tế nên việc thực hiện đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme
mannanase“ là một việc cần thiết.
Từ luận giải trên đây, tôi chọn đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme
mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis theo phương pháp lên men chìm năng suất
10000 lít sản phẩm/ngày”. Từ lượng nguyên liêu sản xuất ra được khối lượng sản phẩm
là 10000 lít sản phẩm/ngày. Để đảm bảo sự vận hành đã tính tốn và chọn các thiết bị:
Xử lý nguyên liệu (máy nghiền, phân ly từ tính, thùng phối trộn, hệ thống tiệt trùng và
làm nguội), lên men (thiết bị lên men, thiết bị nhân giống cấp I, II, thiết bị nhân giống
sản xuất), tinh chế sản phẩm (thiết bị ly tâm, thiết bị cô đặc, thiết bị kết tủa, thùng hòa
tan tủa, thiết bị siêu lọc, thùng phối trộn chất bảo quản và hệ thống chiết rót chuyên
nghiệp).
Nhà máy sẽ được xây dựng tại khu cơng nghiệp Hịa Cầm thuộc TP Đà Nẵng với
diện tích 9520 m2, gồm phân xưởng chính (1440 m2), khu đất mở rộng (1080 m2) và các
cơng trình phụ.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA HÓA

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thảo
Số thẻ sinh viên: 107120274
Lớp: 12SH
Khoa: Hóa
Ngành: Cơng nghệ sinh học
1. Tên đề tài đồ án:
“ Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis
theo phương pháp lên men chìm năng suất 10000 lít sản phẩm/ngày”
2. Đề tài thuộc diện: ☐Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
+ Thành phần mơi trường:
Bã cơm dừa

2%

Bột đậu nành

1,5%

Muối khống lỏng 1,3%
Cao nấm men

0,5%

Pepton

0,5%

+ Chủng giống vi sinh vật sử dụng: Bacilus subtilis.
+ Mơi trường lên men: lên men chìm, T = 24h, t0= 370C.

+ Sản phẩm đầu ra: Chế phẩm enzyme với năng suất 10000 lít sản phẩm/ngày.
Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
Lời cảm ơn.
Mục lục.
Danh mục hình vẽ .
Danh mục bảng.
Lời mở đầu.
Chương 1: Lập luận kinh tế.
Chương 2: Tổng quan tài liệu.
Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ.
Chương 4: Cân bằng vật chất.
Chương 5: Tính và chọn thiết bị.
Chương 6: Tổ chức .
Chương 7: Tính xây dựng.
Chương 8: Tính điện, hơi và nước.
Chương 9: Kiểm tra sản xuất và đánh giá chất lượng sản phẩm.


Chương 10: An tồn lao động và vệ sinh xí nghiệp.
Kết luận.
Tài liệu tham khảo.
4. Các bản vẽ ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
01 bản vẽ tổng bình đồ
01 bản vẽ mặt bằng phân xưởng chính
01 bản vẽ mặt cắt phân xưởng chính
01 bản vẽ sơ đồ hệ thống hơi nước phân xưởng chính
01 bản vẽ dây chuyền công nghệ

(A0)
(A0)

(A0)
(A0)
(A0)

5. Họ tên người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Hoàng Minh
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 16/02./2017.
7. Ngày hoàn thành đồ án:
19/05/2017.
Đà Nẵng, ngày
tháng
năm 2017
Trưởng Bộ môn
Người hướng dẫn


LỜI CẢM ƠN
Để có thể hồn thiện được bài đồ án của mình như hơm nay.
Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn đến tất cả các thầy cô Bộ mơn Cơng nghệ
Sinh học - Khoa Hóa - Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã truyền đạt những kiến
thức q báu để có thể hồn thành đề tài tốt nghiệp của mình, và quan trọng hơn những
kiến thức đó sẽ theo em trong suốt quá trình làm việc sau này.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô TS. Nguyễn Hoàng Minh là người trực
tiếp hướng dẫn em thực hiện đề tài này, về sự tận tâm, chu đáo trong quá trình hướng
dẫn em thực hiện đề tài của mình.
Con xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân đã tạo mọi điều kiện thuận lợi,
tốt nhất và động viên con mỗi lúc khó khăn để con có thể hồn thành tốt tất cả mọi việc
trong q trình học tập.
Em xin chúc cơ TS. Nguyễn Hồng Minh cơng tác tốt, đồng kính chúc q thầy
cơ Bộ mơn Công nghệ Sinh học lời chúc thành đạt và thành cơng trong cơng việc của
mình.

Đà Nẵng, ngày 19 tháng 05 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thu Thảo

i


LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT
Tơi: Nguyễn Thị Thu Thảo xin cam đoan đây là đồ án do chính tơi thực hiện. Các
số liệu, kết quả tính tốn được sử dụng trung thực, nguồn trích dẫn có chú thiwchs rõ
ràng, minh bạch, có tính kế thừa, phát triển từ tài liệu, tạp chí, các cơng trình nghiên cứu
khoa học đã cơng bố.
Tơi xin chịu trách nhiệm hồn tồn về lời cam đoan của tôi
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Thu Thảo

ii


MỤC LỤC
TÓM TẮT..........................................................................................................................
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .................................................................................
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT ...........................................................ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH ẢNH .................................................................. x
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................................................... 1
Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ ............................................................................... 2

1.1. Tính cấp thiết của đề tài .........................................................................................2
1.2. Vị trí xây dựng ........................................................................................................2
1.2.1. Đặc điểm tự nhiên ..................................................................................................2
1.2.2. Giao thông vận tải .................................................................................................3
1.2.3. Nguồn nguyên liệu.................................................................................................4
1.2.4. Điện – Nước – Xử lý nước thải .............................................................................4
1.2.5. Nhân lực.................................................................................................................4
1.2.6. Tiêu thụ ..................................................................................................................5
Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................... 6
2.1. Tổng quan về enzyme mannanase ........................................................................6
2.1.1. Giới thiệu chung về enzyme mannanase ...............................................................6
2.1.2. Cấu tạo của enzyme mannanase ............................................................................7
2.1.3. Tính chất của enzyme mannanase .........................................................................7
2.1.4. Nguồn thu nhận enzyme mannanase .....................................................................8
2.1.5. Tình hình nghiên cứu mannanase trong nước và trên thế giới ..............................8
2.1.6. Ứng dụng của enzyme mannanase ........................................................................9
2.2.6.1. Ứng dụng trong công nghệ chế biến thức ăn chăn nuôi .....................................9
2.1.6.2. Ứng dụng trong xử lý môi trường ......................................................................9
2.1.6.3. Ứng dụng trong dược phẩm ..............................................................................10
2.1.6.4. Ứng dụng trong thực phẩm ...............................................................................10
2.1.6.5. Trong khai thác dầu mỏ và khí đốt ...................................................................10
2.2. Tổng quan về vi khuẩn Bacillus subtilis .............................................................10
2.2.1. Lịch sử phát triển .................................................................................................10
2.2.2. Đặc điểm phân loại ..............................................................................................11
2.2.3. Đặc điểm hình thái ...............................................................................................11
iii


2.2.4. Đặc điểm sinh hóa ...............................................................................................12
2.2.5. Đặc điểm ni cấy ...............................................................................................12

2.3. Phương pháp ni cấy vi sinh vật có khả năng sinh enzyme ...........................13
2.3.1. Phương pháp nuôi cấy bề mặt .............................................................................13
2.3.2. Phương pháp ni cấy chìm ................................................................................14
2.3.3. Ưu nhược điểm của các phương pháp nuôi cấy ..................................................15
2.3.3.1. Ưu nhược điểm của phương pháp nuôi cấy bề mặt ..........................................15
2.3.3.2. Ưu nhược điểm của phương pháp ni cấy chìm .............................................16
2.4. Mơi trường nuôi cấy sinh tổng hợp enzyme mannanase ..................................16
2.4.1. Nguồn cacbon ......................................................................................................16
2.4.2. Nguồn nitơ ...........................................................................................................17
2.4.3. Đặc điểm sinh hóa của enzyme mannanase vi khuẩn B.subtilis..........................17
2.4.4. Các khoáng và các yếu tố kích thích sinh trưởng ................................................18
Chương 3: LỰA CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ ....... 19
3.1. Lựa chọn quy trình cơng nghệ ............................................................................19
3.2. Thuyết minh quy trình cơng nghệ .......................................................................21
3.2.1. Ngun liệu sản xuất ...........................................................................................21
3.3.1.1 Nước ..................................................................................................................21
3.3.1.2. Khơng khí .........................................................................................................22
3.3.1.3. Bã cơm dừa .......................................................................................................22
3.2.1.4. Bột đậu nành .....................................................................................................23
3.2.2. Pha chế dịch môi trường ......................................................................................23
3.2.3. Tiệt trùng, làm nguội ...........................................................................................24
3.2.4. Nhân giống sản xuất ............................................................................................25
3.2.5. Cấy giống .............................................................................................................26
3.2.6. Lên men ...............................................................................................................26
3.2.7. Ly tâm 1 ...............................................................................................................26
3.2.8. Cô đặc ..................................................................................................................27
3.2.9. Kết tủa enzyme ....................................................................................................27
3.2.10. Ly tâm 2 .............................................................................................................28
3.2.11. Hòa tan tủa .........................................................................................................28
3.2.12. Siêu lọc loại muối ..............................................................................................28

3.2.13. Phối trộn với chất ổn định .................................................................................29
3.2.13. Đóng chai ...........................................................................................................29
Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ............................................................. 30
iv


4.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy ..........................................................................30
4.2. Các số liệu ban đầu ...............................................................................................30
4.3. Hao hụt qua các công đoạn ..................................................................................30
4.3.1. Hao hụt khối lượng do vận chuyển qua các công đoạn .......................................30
4.3.2. Sự thay đổi độ ẩm qua từng cơng đoạn ...............................................................31
4.4. Tính tốn qua các cơng đoạn ...............................................................................31
4.4.1. Các công đoạn thu nhận chế phẩm enzyme .........................................................31
4.4.1.1. Đóng chai ..........................................................................................................31
4.4.1.2. Phối trộn với chất bảo quản ..............................................................................32
4.4.1.3. Siêu lọc loại muối (NH4)2SO4 ................................................................................................................ 32
4.4.1.4. Hòa tan tủa ........................................................................................................32
4.4.1.5. Ly tâm 2 ............................................................................................................33
4.4.1.6. Kết tủa enzyme .................................................................................................33
4.4.1.7. Cô đặc ...............................................................................................................34
4.4.2. Công đoạn lên men và thu nhận sản phẩm thô ....................................................35
4.4.2.1. Ly tâm thu dịch enzyme thô .............................................................................35
4.4.2.2. Lên men ............................................................................................................35
4.4.2.3. Cấy giống vào Bioreactor .................................................................................35
4.4.2.4. Tiệt trùng và làm nguội ....................................................................................37
4.4.2.5. Pha chế dịch môi trường ...................................................................................37
4.4.2.6. Tính thành phần mơi trường cần chuẩn bị trong một ngày ..............................38
4.4.3. Công đoạn chuẩn bị môi trường nuôi cấy ...........................................................38
4.4.3.1. Các công đoạn chuẩn bị bột đậu nành ..............................................................38
4.4.3.2. Các công đoạn chuẩn bị bã cơm dừa ................................................................39

4.4.4. Chuẩn bị mơi trường nhân giống .........................................................................40
4.4.4.1. Mơi trường hoạt hóa .........................................................................................40
4.4.4.2. Môi trường nhân giống cấp I, II .......................................................................40
4.5. Tổng kết .................................................................................................................42
Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ................................................................... 44
5.1. Bảng liệt kê các thiết bị có trong dây chuyền sản xuất enzyme mannanase ...44
5.2. Một số công thức thường sử dụng trong phần này ...........................................45
5.2.1. Cơng thức tính số thiết bị cần chọn làm việc liên tục..........................................45
5.2.2. Công thức tính số thiết bị làm việc gián đoạn .....................................................45
5.2.3. Cơng thức tính bunke ..........................................................................................45
5.3. Tính và chọn các thiết bị chính trong phân xưởng sản xuất ............................47
v


5.3.1. Tính và chọn thiết bị máy rửa sơ bộ ....................................................................47
5.3.2. Tính và chọn thiết bị nghiền ................................................................................48
5.3.3. Tính và chọn thiết bị phân ly từ tính ...................................................................49
5.3.4. Tính và chọn thùng pha chế mơi trường ..............................................................50
5.3.5. Tính và chọn thiết bị tiệt trùng làm nguội ...........................................................50
5.3.6. Tính và chọn thiết bị nhân giống .........................................................................51
5.3.6.1. Chọn tủ cấy ................................................................................................... 51
5.3.6.2. Nhân giống cấp I...............................................................................................52
5.3.6.3. Nhân giống cấp II .............................................................................................53
5.3.6.4. Nhân giống sản xuất .........................................................................................53
5.3.7. Tính và chọn thiết bị lên men ..............................................................................54
5.3.8. Tính và chọn thiết bị ly tâm 1 ..............................................................................56
5.3.9. Tính và chọn thiết bị cơ đặc.................................................................................56
5.3.10. Tính và chọn thiết bị kết tủa enzyme .................................................................57
5.3.11. Tính và chọn thiết bị ly tâm 2 ............................................................................58
5.3.12. Tính và chọn thùng hịa tan tủa .........................................................................59

5.3.13. Tính và chọn thiết bị siêu lọc lọa muối (NH4)2SO4................................................................. 60
5.3.14. Tính và chọn thùng phối trộn chất ổn định........................................................61
5.3.15. Thiết bị rót chai và đóng nhãn ..........................................................................61
5.3.16. Tính và chọn thùng chứa ...................................................................................63
5.3.16.1. Tính và chọn thùng chứa canh trường enzyme sau lên men ..........................63
5.3.16.2. Thùng chứa dịch enzyme thô..........................................................................64
5.3.16.3. Thùng chứa enzyme sau kết tủa .....................................................................64
5.3.16.4. Thùng chứa dịch bã sau ly tâm 2 ....................................................................64
5.3.16.5. Thùng chứa dung dịch muối sau công đoạn loại muối ...................................65
5.3.16.6. Thùng chứa dung dịch bảo quản glycerol ......................................................65
5.3.17. Tình và chọn bunke ...........................................................................................66
5.3.17.1. Tính và chọn bunke chứa bã cơm dừa ............................................................66
5.3.17.2. Tính và chọn bunke chứa bột đậu nành ..........................................................66
5.3.17.3. Tính và chọn Bunke chứa sinh khối ...............................................................67
5.3.17.4. Tính và chọn Bunke chứa muối (NH4)2SO4 ............................................................................. 67
5.3.18. Tính và chọn thùng chứa nước ..........................................................................68
5.3.18.1. Thùng chứa nước cho công đoạn rửa .............................................................68
5.3.18.2. Thùng chứa nước cho công đoạn hịa tan tủa .................................................69
5.3.18.3. Thùng chứa nước cho cơng đoạn pha chế môi trường ...................................69
vi


5.3.19. Tính và chọn thiết bị vận chuyển.......................................................................69
5.3.19.1. Tính và chọn bơm ...........................................................................................69
5.3.19.2. Tính và chọn vít tải .........................................................................................71
5.3.19.3. Tính và chọn gàu tải .......................................................................................72
5.4. Bảng tổng kết thiết bị ...........................................................................................73
5.4.1. Thiết bị chính trong quy trình sản xuất................................................................73
5.4.2. Thùng chứa, bunke, thùng chứa nước .................................................................74
Chương 6: TÍNH TỔ CHỨC ...................................................................................... 74

6.1. Sơ đồ tổ chức nhà máy .........................................................................................75
6.2. Tổ chức lao động của nhà máy ............................................................................75
6.2.1. Tính nhân lực lao động ........................................................................................75
6.2.2. Nhân lực nhà máy ................................................................................................76
Chương 7: TÍNH XÂY DỰNG ................................................................................... 78
7.1. Phân xưởng sản xuất chính..................................................................................78
7.2. Kho chứa nguyên liệu ...........................................................................................78
7.3. Kho thành phẩm ...................................................................................................79
7.4. Phòng kỹ thuật ......................................................................................................79
7.5. Phòng KCS ............................................................................................................79
7.6. Trạm biến áp .........................................................................................................79
7.8. Xưởng cơ điện .......................................................................................................80
7.9. Gara ô tô ................................................................................................................81
7.10. Nhà để xe máy cho cán bộ công nhân viên .......................................................81
7.11. Nhà ăn ..................................................................................................................81
7.12. Đài chứa nước .....................................................................................................81
7.13. Khu xử lý nước....................................................................................................81
7.14. Khu xử lý nước thải ............................................................................................81
7.15. Phân xưởng lò hơi ...............................................................................................81
7.16. Nhà bảo vệ ...........................................................................................................82
7.17. Trạm phát điện dự phòng ..................................................................................82
7.18. Kho vật tư thiết bị ...............................................................................................82
7.19. Khu đất mở rộng ................................................................................................82
7.20. Bể chứa nước ngầm ............................................................................................82
7.21. Quy cách bố trí mặt bằng nhà máy...................................................................82
Chương 8: TÍNH NHIỆT - HƠI - NƯỚC ................................................................. 85
8.1. Tính nhiệt – hơi .....................................................................................................85
vii



8.1.1. Tính nhiệt – hơi cho các cơng đoạn .....................................................................87
8.1.1.1. Công đoạn tiệt trùng môi trường lên men ........................................................87
8.1.1.2. Công đoạn lên men ...........................................................................................90
8.1.1.3. Tính nhiệt – hơi trong quá trình cơ đặc: ...........................................................91
8.1.2. Tổng lượng hơi dùng trong nhà máy, trong một ngày ........................................91
8.1.3. Tính và chọn lị hơi ..............................................................................................92
8.1.4. Tính nhiên liệu dầu FO ........................................................................................93
8.2. Tính nước ..............................................................................................................93
8.2.1. Nước dùng cho sản xuất ......................................................................................93
8.2.2. Nước sử dụng phục vụ cho việc sản xuất ............................................................93
8.2.3. Nước sinh hoạt .....................................................................................................94
8.2.3.1. Nước cho nhà tắm, vệ sinh ...............................................................................94
8.2.3.2. Nước dùng cho nhà ăn tập thể ..........................................................................94
8.2.3.3. Nước dùng cho tưới cây ...................................................................................94
8.2.3.4. Nước dùng cho cứu hỏa ....................................................................................94
8.2.3.5. Tổng lượng nước dùng cho sinh hoạt trong 1 ngày là: .....................................94
8.2.4. Tổng lượng nước sử dụng của nhà máy trong 1 năm là: .....................................94
8.2.5. Tính kích thước đài nước.....................................................................................94
Chương 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM ............................................. 96
9.1. Kiểm tra nguyên liệu đầu vào ..............................................................................96
9.1.1. Bã cơm dừa ..........................................................................................................96
9.1.2. Bột đậu nành ........................................................................................................96
9.2. Kiểm tra giống vi khuẩn Bacillus subtilis ...........................................................96
9.3. Kiểm tra nước dùng pha chế môi trường lên men ............................................96
9.4. Kiểm tra các công đoạn sản xuất ........................................................................97
9.4.1. Kiểm tra q trình lên men ..................................................................................97
9.4.1.1. Kiểm tra cơng đoạn nhân giống........................................................................97
9.4.1.2. Kiểm tra công đoạn lên men .............................................................................97
9.4.2. Kiểm tra quá trình kết tủa enzyme ......................................................................97
9.5. Kiểm tra chất lượng sản phẩm ............................................................................97

Chương 10: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG ..................... 98
10.1. An tồn lao động .................................................................................................98
10.1.1. Tai nạn xảy ra do các nguyên nhân sau. ............................................................. 98
10.1.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động. ...................................................... 98
10.1.3. An toàn vận hành trong sản xuất các chất sinh học. ..........................................98
viii


10.1.4. Các trạm khí nén. ............................................................................................... 99
10.1.5. Các máy lọc để làm sạch và thu hồi khí, bụi. .................................................... 99
10.1.6. Máy nghiền ........................................................................................................99

10.2. Bảo vệ môi trường ..............................................................................................99
10.2.1. Làm sạch khơng khí. .......................................................................................... 99
10.2.2. Làm sạch nước thải. ........................................................................................... 99

KẾT LUẬN ................................................................................................................ 101
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 102
Tài liệu Tiếng Việt .......................................................................................................102
Tài liệu nước ngoài ......................................................................................................103
Tài liệu Internet ...........................................................................................................104

ix


DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH ẢNH
Bảng 2.1 Đặc tính sinh hóa của vi khuẩn B.subtilis ......................................................12
Bảng 4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy năm 2017 ....................................................30
Bảng 4.2 Thành phần môi trường ..................................................................................30
Bảng 4.3 Tỷ lệ hao hụt khối lượng qua các công đoạn .................................................31

Bảng 4.4 Bảng thay đổi độ ẩm của nguyên liệu qua các công đoạn .............................31
Bảng 4.5 Thành phần môi trường sản xuất ....................................................................38
Bảng 4.6 Thành phần mơi trường hoạt hóa giống .........................................................40
Bảng 4.7 Thành phần môi trường nhân giống cấp I, cấp II ...........................................41
Bảng 4.8 Bảng tổng kết nguyên liệu, bán thành phẩm qua các công đoạn ...................42
Bảng 4.10 Nhu cầu thành phần môi trường nhân giống cấp I và cấp II trong ngày......43
Bảng 4.11 Nhu cầu lượng nước sử dụng trong sản xuất ...............................................43
Bảng 5.1 Các thiết bị có trong dây chuyền sản xuất......................................................44
Bảng 5.2 Thông số kỹ thuật của thiết bị [29]. ...............................................................48
Bảng 5.3 Đặc tính kỹ thuật của thiết bị .........................................................................48
Bảng 5.4 Đặc tính kỹ thuật của thiết bị .........................................................................49
Bảng 5.5 Đặc tính kỹ thuật của thiết bị .........................................................................51
Bảng 5.6 Đặc tính kỹ thuật của thiết bị .........................................................................52
Bảng 5.7 Đặc tính kỹ thuật của thiết bị .........................................................................53
Bảng 5.8 Thông số kỹ thuật ...........................................................................................54
Bảng 5.9 Thông số kỹ thuật của thiết bị ........................................................................55
Bảng 5.10 Thông số kỹ thuật của thiết bị ......................................................................56
Bảng 5.11 Thông số kỹ thuật của thiết bị ......................................................................57
Bảng 5.12 Thông số kỹ thuật của thiết bị ......................................................................58
Bảng 5.13 Thông số kỹ thuật của thiết bị ......................................................................59
Bảng 5.14 Thông số kỹ thuật của thiết bị ......................................................................60
Bảng 5.15 Thông số kỹ thuật của thiết bị ......................................................................61
Bảng 5.16 Thông số kỹ thuật thiết bị.............................................................................62
Bảng 5.17 Thông số kỹ thuật của bơm CM32 – 160C ..................................................69
Bảng 5.18 Chọn bơm cho các công đoạn ......................................................................70
Bảng 5.19 Chọn vít tải cho các cơng đoạn ....................................................................72
Bảng 5.20 Thơng số cơng nghệ .....................................................................................72
Bảng 5.21 Các thiết bị chính trong quy trình sản xuất ..................................................73
Bảng 5.22 Thùng chứa, bunke, thùng chứa nước ..........................................................74
x



Bảng 5.23 Thiết bị vận chuyển ......................................................................................74
Bảng 6.1 Kế hoạch làm việc của nhân viên năm 2017 ..................................................75
Bảng 6.2 Nhân lực lao động hành chính .......................................................................76
Bảng 6.3 Nhân lực trực tiếp sản xuất ............................................................................76
Bảng 7.1 tổng kết các cơng trình xây dựng trong nhà máy ...........................................83
Bảng 8.1 Bảng tổng kết hơi dùng trong nhà máy ..........................................................91
Bảng 8.2 Các đặc tính kỹ thuật ......................................................................................92
Hình 1.1 Vị trí Khu cơng nghiệp Hịa Cầm .....................................................................4
Hình 2.1 Cơ chế tác dụng của mannanase .......................................................................6
Hình 2.2 β-1,4-mannanase của Hemicell chia nhỏ polymer β-mannan thành những
phân đoạn MOS (Mannose Oligosaccharides) ................................................................7
Hình 2.3 Cấu trúc khơng gian củaendo-beta-1,4-mannanase ..........................................7
Hình 2.4 Qúa trình hấp thu dinh dưỡng bị tác động bởi β-mannan.................................9
Hình 2.5 Hình thái vi khuẩn B.subtilis dưới kính hiển vi ..............................................11
Hình 3.1 Quy trình cơng nghệ .......................................................................................21
Hình 3.3 Thiết bị nghiền đĩa Zerma ..............................................................................22
Hình 3.4 Thiết bị định lượng dạng trống quay ..............................................................23
Hình 3.5 Hệ thống tiệt trùng YHC-20 ...........................................................................24
Hình 3.6 Thiết bị alfa-laval............................................................................................25
Hình 5.1 Mơ phỏng bunke chứa ....................................................................................45
Hình 5.2 Mơ phỏng thùng chứa .....................................................................................46
Hình 5.3 Thiết bị rửa và làm ráo....................................................................................47
Hình 5.4 Thiết bị nghiền bột PM300 .............................................................................48
Hình 5.5 Thiết bị phân ly từ tính HBM100 ...................................................................49
Hình 5.6 Thiết bị alfa-laval............................................................................................51
Hình 5.7 Tủ cấy TL-NCLF1V .......................................................................................52
Hình 5.8 Thiết bị nhân giống cấp 2 ...............................................................................53
Hình 5.9 Thiết bị nhân giống sản xuất Bionet F3 500 ...................................................54

Hình 5.10 Thiết bị lên men Bionet FS 3000 ..................................................................55
Hình 5.11 Thiết bị ly tâm đĩa AC 1000 .........................................................................56
Hình 5.12 Thiết bị cơ đặc chân khơng ...........................................................................57
Hình 5.13 Thiết bị kết tủa CR12500..............................................................................58
Hình 5.14 Thiết bị ly tâm đĩa AC 1000 .........................................................................59
Hình 5.15 Thiết bị siêu lọc ............................................................................................60
Hình 5.16 Máy kiểm tra chai sau rửa ............................................................................62
xi


Hình 5.17 Máy chiết rót và đóng nút chai .....................................................................62
Hình 5.18 Máy kiểm tra mức dịch trong chai................................................................63
Hình 5.19 Thùng chứa nước ..........................................................................................68
Hình 5.20 Bơm Pentax CM32-160C .............................................................................70
Hình 5.21 Cấu tạo vít tải................................................................................................71
Hình 5.22 Gàu tải...........................................................................................................72
Hình 6.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy ...................................................................................75
Hình 7.1 Sơ đồ bố trí khu nhà hành chính .....................................................................80
Hình 8.1 Lị hơi LD3/10W ............................................................................................92

xii


Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis

MỞ ĐẦU

Enzyme là chất xúc tác sinh học khơng chỉ có ý nghĩa cho q trình sinh trưởng,
sinh sản của mọi sinh vật mà nó cịn đóng vai trị rất quan trọng trong cơng nghệ chế
biến thực phẩm, trong y học, trong kỹ thuật phân tích, trong cơng nghệ gen và trong bảo

vệ mơi trường. Qua đó cho thấy, ngành cơng nghệ enzyme có mối liên hệ chặc chẻ với
các ngành nghề khác, để thúc đẩy sự phát triển của các ngành khác, thì ngành cơng nghệ
enzyme nói riêng và các ngành khác thuộc lĩnh vực Công nghệ sinh học phải đi trước
một bước, việc sản xuất và đưa vào sử dụng các sản phẩm sinh học trong nước thay thế
dần nguồn hàng ngoại nhập sẽ cải thiện đáng kể khả năng cạnh tranh của hàng hóa trong
nước trước xu thế hội nhập toàn cầu như hiện nay.
Ngoài ra, nhu cầu sử dụng cơm dừa trong các ngành công nghiệp sản xuất tinh
dầu dừa là rất lớn, việc này tạo ra một lượng lớn bã thải cơm dừa, mà trong công nghệ
enzyme rất cần các hydratcacbon làm nguyên liệu sản xuất. Để giảm thiểu lượng bã thải
nói trên ta nên tận dụng trong công nghiệp một cách hiệu quả, không chỉ để tăng giá trị
thương mại của sản phẩm dừa mà cịn để giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường.
Đó cũng là lý do tơi chọn đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme
mannanase từ vi khuẩn Bacilus subtilis theo phương pháp lên men chìm, năng suất
10000 lít sản phẩm/ngày” cho đồ án tốt nghiệp của mình cũng xuất phát từ những quan
điểm trên. Qua quá trình thực hiện đề tài, tôi mong muốn hiểu rõ về các quá trình trong
việc xây dựng nhà máy trên mặt lý thuyết sẽ giúp chúng ta có thể nắm bắt nhanh công
nghệ vào sản xuất khi tham gia vào xây dựng nhà máy thực tế.

Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Minh

1


Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Nhằm đón đầu các nguồn đầu tư từ Quốc tế vào khu vực miền trung – Tây
Nguyên, và mục đích thực hiện 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 và hình thành các khu
cơng nghiệp gắn liền với các thuận lợi về mặt địa lý, nguồn nguyên liệu, nguồn nhân lực
tại địa phương là một chiến lược hiệu quả để triển khai các mục tiêu như đã đề cập.
Và thực tế trong vòng 10 năm qua khu vực Miền trung – Tây Ngun đã hình
thành nhiều khu cơng nghiệp lớn, giúp giải quyết hàng ngàn công việc cho nhân dân,
góp phần to lớn trong việc phát triển kinh tế tại địa phương.
Trên đà của sự thành công, Đà Nẵng được biết đến với nhiều khu công nghiệp
phát triển như khu cơng nghiệp Hịa Khánh, khu cơng nghiệp Hịa Cầm,… Hiện nay, để
lập kế hoạch phát triển mới cho tương lai với trọng tâm lấy sự phát triển của ngành Công
nghệ Sinh học và Công nghệ Thông tin làm mũi nhọn để tăng tốc sự phát triển của nền
kinh tế khơng chỉ của Đà Nẵng mà cho tồn bộ khu vực Miền Trung – Tây Nguyên.
Từ khi xuất hiện các khu công nghiệp về thực phẩm, dược phẩm, thủy hải sản,
công nghiệp giấy, công nghiệp thức ăn chăn nuôi… trên địa bàn khu vực miền TrungTây Nguyên, nhận thấy một nhu cầu rất lớn về nguồn enzyme cho các quá trình sản xuất
của các nhà máy, xí nghiệp, trong đó có thể kể đến là là nhu cầu về enzyme mannanase.
Cùng với những thuận lợi sẽ đề cập chi tiết ở các mục tiếp theo. Tôi quyết định đề xuất
xây dựng nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtillis, theo
phương pháp lên men chìm năng suất 10000 lít sản phẩm/ngày, đặt tại khu cơng nghiệp
Hịa Cầm, Đà Nẵng.
1.2. Vị trí xây dựng
Việc chọn Đà Nẵng làm địa điểm xây dựng nhà máy có nhiều thuận lợi đối với
q trình sản xuất của nhà máy, trong đó các yếu tố tác động tích cực đến q trình xây
dựng nhà máy bao gồm: đặc điểm tự nhiên, giao thông vận tải, nguồn nguyên liệu, các
vấn đề điện nước, xử lý nước thải và đặc biệt là vấn đề tiêu thụ và nguồn nhân lực của
Đà Nẵng.
1.2.1. Đặc điểm tự nhiên
Khí hậu Đà Nẵng chia ra làm hai mùa, mùa nắng từ tháng 1 đến tháng 8, mùa
mưa từ tháng 9 đến tháng 12, nhiệt độ trung bình khoảng 280C, độ ẩm tương đối trung
bình 28%, hướng gió chủ yếu là Đơng Nam. Với điều kiện tự nhiên, khí hậu như vậy

Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Minh

2


Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis

việc xây dựng nhà máy sản xuất enzyme Mannanase nói tên là hồn tồn có cơ sở.
Khu cơng nghiệp Hịa Cầm nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, chia hai
mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa thường kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12,
mùa khô kéo dài từ tháng 1 đến tháng 7.
Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25,9°C; cao nhất các tháng 6,7,8, trung
bình 28 - 30°C; thấp nhất vào các tháng 12,1,2, trung bình 18 - 23°C; bão thường đổ bộ
trực tiếp vào thành phố các tháng 9, 10 hàng năm.
Độ ẩm khơng khí trung bình là 83,4%; cao nhất vào các tháng 10,11, trung bình
85,67 - 87,67%; thấp nhất vào các tháng 6,7, trung bình từ 76,67 - 77,33%.
Lượng mưa trung bình hàng năm 2504,57 mm; lượng mưa cao nhất vào các tháng
10,11, trung bình từ 550 - 1000 mm/tháng; thấp nhất vào các tháng 1,2,3,4, trung bình
từ 23 – 40 mm/tháng.
Số giờ nắng bình quân trong năm là 2156,2 giờ, nhiều nhất vào các tháng 5,6,
trung bình từ 234 - 277 giờ/tháng; ít nhất là vào các tháng 11,12, trung bình từ 69 - 165
giờ/tháng [32].
1.2.2. Giao thông vận tải
Đà Nẵng nằm ở Trung độ của nước Việt Nam, trên trục giao thông Bắc - Nam về
đường bộ, đường sắt, đường biển và đường hàng không, trung tâm thành phố cách Thủ
đơ Hà Nội 764km về phía Bắc, cách thành phố Hồ Chí Minh 964 km về phía Nam.
Ngồi ra, Đà Nẵng là đầu mối giao thơng nối với vùng Châu Á - Thái Bình Dương
và Thế giới, là một trong những cửa ngõ quan trọng ra biển của Tây Nguyên và các nước

Lào, Campuchia, Thái Lan, Myanma đến các nước vùng Đông Bắc Á thông qua Hành
lang kinh tế Đông Tây với điểm kết thúc là Cảng biển Tiên Sa. Các trung tâm kinh doanh
- thương mại quan trọng của các nước trong vùng Đông Nam Á và Thái Bình Dương
đều nằm trong phạm vi bán kính 2.000 km từ thành phố Đà Nẵng.
Cự ly từ Khu cơng nghiệp đến các cơng trình hạ tầng quan trọng của Thành phố
Đà Nẵng như sau:
Cách trung tâm thành phố Đà Nẵng:
08 km
Cách cảng Tiên Sa:
Cách cảng Sông Hàn:
Cách cảng Liên Chiểu:
Cách Sân bay Quốc tế Đà Nẵng:
Cách Ga Đà Nẵng:
Cách Bến xe Trung tâm Đà Nẵng:
Cách đường Quốc lộ 1A:
Cách đường lộ Bắc – Nam tránh TP Đà Nẵng:
Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo

18 km
08 km
07 km
05 km
07 km
05 km
01 km
01 km

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Minh

3



Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis

Đặc biệt tuyến đường cao tốc Liên Chiểu - Dung Quất chạy ngang qua giữa Khu
cơng nghiệp có mặt cắt 60m [32].

Hình 1.1 Vị trí Khu cơng nghiệp Hịa Cầm
1.2.3. Nguồn ngun liệu
Dù khơng được xếp vào khu vực có nền nơng nghiệp phát triển, có nguồn ngun
liệu dồi dào, nhưng các khu vực lân cận ở Đà Nẵng như Quảng Nam, Huế, Kontum…
là nơi tập trung nhiều cây trồng nơng nghiệp có ý nghĩa lớn trong dây chuyền sản xuất
enzyme. Bên cạnh đó, ở Đà Nẵng cịn có nhiều nhà máy chế biến thức ăn chăn ni, các
xí nghiệp sản xuất giấy, dệt may hay các nhà máy chế biến thủy sản lớn… cần một
nguồn enzyme mannanase ứng dụng trong sản xuất.
Qua việc phân tích thuận lợi về nguồn cung và nguồn cấp, cho thấy việc đặt nhà
máy sản xuất enzyme mannanase tại Đà Nẵng là hoàn toàn hợp lý.
1.2.4. Điện – Nước – Xử lý nước thải
Nhà máy dự định sẽ đặc tại khu công nghiệp Hịa Cầm với cơ sở hạ tầng đã hồn
thiện. Nguồn cung cấp điện và nước sạch cho sản xuất sẽ được lấy từ hệ thống cung cấp
của khu công nghiệp kết hợp với quá trình xử lý khi tiếp nhận tại nhà máy.
Toàn bộ nước thải của nhà máy sẽ được thu gom và xử lý sơ bộ đáp ứng yêu cầu
về tiêu chuẩn đầu ra theo quy định của Khu cơng nghiệp Hịa Cầm trước khi thải ra khu
xử lý nước thải tập trung của khu cơng nghiệp Hịa Cầm. Nước thải sẽ được xử lý đạt
tiêu chuẩn TCVN 5945 – 2005 trước khi cho thải ra hệ thống thoát nước chung của khu
vực [37].
Như vậy vấn đề Điện - Nước – Xử lý nước thải rất thuận lợi khi xây dựng nhà
máy tại khu cơng nghiệp Hịa Cầm.
1.2.5. Nhân lực
Về nguồn nhân lực: Đà Nẵng là nơi tập trung nhiều nguồn nhân lực, có các cơ sở

Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Minh

4


Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis

đào tạo, các trường đại học và các viện trung tâm có liên quan đến ngành Cơng nghệ
sinh học, với yếu tố là nguồn nhân lực trẻ, năng động, dồi dào và có kiến thức sâu trong
lĩnh vực enzyme, đó chính là sự thuận lợi đáp ứng cho sự vận hành sản xuất của nhà
máy.
1.2.6. Tiêu thụ
Vấn đề tiêu thụ là một trong hai vấn đề quan trọng nhất khi quyết định xây dựng
nhà máy, nguồn nguyên liệu bền vững và đầu ra thuận lợi sẽ giúp nhà máy làm việc hiệu
quả với năng suất thiết kế, đảm bảo việc làm cho người lao động và doanh thu của nhà
máy.
Nhà máy sản xuất enzyme mannanase được xây dựng tại cụm các Khu công
nghiệp tại Đà Nẵng, với nhiều nhà máy sản xuất và chế biến thực phẩm, các xí nghiệp
thủy hải sản, nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi, công nghiệp giấy, các nhà máy dệt,…
cho thấy tiềm năng tiêu thụ sản phẩm là rất lớn.

Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Minh

5



Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis

Chương 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Tổng quan về enzyme mannanase
2.1.1. Giới thiệu chung về enzyme mannanase
Enzyme mannanases đã trở nên quan trọng kể từ khi con người nhắm mục tiêu
quá trình thủy phân các polysaccharides phức tạp trong mô thực vật thành các phân tử
đơn giản như: Mannan-oligosaccharides và mannoses.
Enzyme mannanase (EC 3.2.1.78) hay còn gọi là endo-β-1,4- mannanase hoặc
1,4- β-D-mananase, là một enzyme xúc tác thủy phân liên kết β-1,4-manosidic trong của
β-1,4- mannan galactomannas và glucomannas, chuyển các polymer dị thể khá phổ biến
trong tự nhiên này thành các manno-oligosaccharides (MOS) và một lượng nhỏ
mannose.
Phân hủy sinh học mannan là sự kết hợp hoạt động của nhiều loại enzyme trong
đó mannanase thực hiện nhiệm vụ phân cắt mạch chính mannan thành các mannobiose,
mannotrise, và hỗn hợp các oligosaccharides. Các sản phầm này sau đó lại được phân
cắt bởi β-D-mannosidase, β-D-glucosidase và acetylesterase.
β-D-mannosidase (β-D-mannosid mannohydrolase, EC 3.2.1.25) thủy phân
mannan, mannan dị thể và manno-oligosaccharides giải phóng β-D-mannose bắt đầu từ
đầu không khử [13].
Cơ chế tác dụng của Mannanase:
Mannanase (endo-β-1,4-mannanase hoặc 1,4- β-D-mananase-mannanohydrolase,
EC3.2.1.78) phân cắt liên kết β-1,4-mannosidic trong mạch mannan thành mannobiose,
mannotriose [14].

Hình 2.1 Cơ chế tác dụng của mannanase
Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Minh


6


Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis

Hình 2.2 β-1,4-mannanase của Hemicell chia nhỏ polymer β-mannan thành những
phân đoạn MOS (Mannose Oligosaccharides).
2.1.2. Cấu tạo của enzyme mannanase
Thành phần axit amin (% mol) của mannanase từ B. subtilis. Enzyme chứa
glycine, axit glutamic, serine, axit aspartic và alanine với số lượng lớn. Trình tự axit
amin của enzyme mannanase từ vi khuẩn B.subtilis được xác định là X-Thr-Val-TyrPro-Val-Asn-Pro-Asn-Ala-Gln-Gln-Thr-Thr-Lys-AspIle-Met-Asn-Trp-Leu-Ala-HisLeu-Pro-Asn-Arg-Ser-Glu-Asn-Arg-Val-Met-Ser-Gly-Ala-Phe-Gly-Gly-Tyr-Ser-AspVal-Thr-Phe. X vẫn đang cịn là một ẩn số [14].

Hình 2.3 Cấu trúc khơng gian củaendo-beta-1,4-mannanase
2.1.3. Tính chất của enzyme mannanase
Mannanase có nguồn gốc khác nhau có các tính chất khác nhau. Nhìn chung,
mannanase có pH tối ưu tại vùng acid yếu hoặc trung tính. Nhiệt độ tối ưu khá cao. Độ
bền nhiệt tốt.
Mananase có kích thước lớn so với xylanase (trọng lượng phân tử 30-90kDa) và
có điểm đẳng điện trong môi trường acid. Sản phẩm thủy phân chủ yếu từ galactomannan
và glucomannan là mannobiose, mannotriose và nhiều loại oligosaccharides hỗn tạp.
Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Minh

7


Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis


Hiệu suất thủy phân phụ thuộc vào mức độ thế và sự phân bố của nhóm thể. Tỷ lệ các
đơn vị mắt xích glucose/mannose cũng ảnh hưởng tới quá trình thủy phân glucomannan.
Một số mannanase vừa xúc tác thủy phân liên kết 1-4-β-glycosit giữa các mắt xích đơn
vị mannose vừa làm đứt liên kết giữa mắt xích glucose và mannose [15].
2.1.4. Nguồn thu nhận enzyme mannanase
Nguồn thu mannanase rất phong phú như:
Ở động vật: Vẹm xanh (Mytilus edulis), sò biển (Littorina brevicula), ốc sên
(Helix lucorum)…
Ở thực vật: Bã cơm dừa, cà chua, cà độc dược, thuốc lá…
Hiện nay, nguồn thu mannanase dồi dào và đang được quan tâm nghiên cứu từ vi
sinh vật. Nhiều cơng trình nghiên cứu cho kết luận rằng cả vi khuẩn, nấm men, nấm mốc
đều có khả năng tổng hợp Mannanase.
Các chủng vi khuẩn có khả năng tổng hợp Mannanase là: Bacillus, Aeromonas,
Cellulomannan, Enterococus, Pseudomonas, Streptomyces…
Các chủng nấm mốc bao gồm: Aspergillus niger, Asp.awamori, Penicillin,
Scherotium, Trichoderma…
Các chủng xạ khuẩn Streptomyces.
Chủng nấm men: Talacromyce.
Một số loài nấm lớn: Tyromyces palustris, Polyporus versicolor và T.terrestris,
Agaricus bisporus…
Tùy thuộc vào nhiều yếu tố: thành phần môi trường nuôi cấy, nhiệt độ, pH và
chủng vi sinh vật mà hoạt độ mannanase thu được là khác nhau. Nhìn chung, vận tốc
sinh tổng hợp mannanase từ vi khuẩn cao hơn từ nấm mốc [16].
2.1.5. Tình hình nghiên cứu mannanase trong nước và trên thế giới
Mặc dù một số mannanase sản xuất từ nguồn vi khuẩn có sẵn, chỉ có một ít
được khai thác thương mại để làm giống tự nhiên hoặc tái tổ hợp. Những giống thường
sử dụng như là: Bacillus sp, Streptomyces, Caldibacillus cellulovorans, Caldicellus
losiruptor Rt8B, Caldocellum saccharolyticum. Tuy nhiên, việc sử dụng mannanase
trong các ngành cơng nghiệp cịn hạn chế do hiệu suất sinh tổng hợp enzyme này của
vi sinh vật tự nhiên cịn thấp, chi phí sản xuất enzym còn cao. Mặt khác, các chủng

sinh tổng hợp mannanase trong tự nhiên thường đồng thời sinh tổng hợp nhiều loại
enzyme khác làm ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng enzyme.
Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa học, đặc biệt là sự phát triển của các kĩ
thuật sinh học phân tử tạo ra tiềm năng lớn để sản xuất mannanase từ vi sinh vật. Có
nhiều cơng trình khoa học nghiên cứu về mannanase, ví dụ như nghiên cứu biểu hiện sự
tái tổ hợp của enzyme mannanase có khả năng chịu nhiệt từ Bacillus licheniformis ở
Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Minh

8


Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme mannanase từ vi khuẩn Bacillus subtilis

Escherichia coli [16].
2.1.6. Ứng dụng của enzyme mannanase
Mannanases là enzyme quan trọng thứ hai sau enzyme xylanase cho sự thủy phân
hemicelluloses. Mannanases thủy phân liên kết mannopyranoside trong β-1,4 mannans.
Trên thế giới mannanase được sản xuất trên quy mô công nghiệp nhằm phục vụ
cho nhiều công nghiệp khác nhau như thực phẩm, thức ăn chăn nuôi gia súc, dược phẩm,
ngành công nghiệp giấy, dầu, công nghiệp dệt may, cũng như là kích thích khí và tiền
xử lý lignocenllulose để sản xuất nhiên liệu sinh học thứ hai.
2.2.6.1. Ứng dụng trong công nghệ chế biến thức ăn chăn nuôi
β-mannan là một polysaccharide thường được tìm thấy trong thức ăn chăn ni
có các thành phần như bột đậu nành, bột guar (GM), cùi dừa, bột hạt cọ và bột mè. Tất
cả những thức ăn đó có hàm lượng chất xơ cao, không tạo cảm giác ngon, thiếu các axit
amin cần thiết, có độ nhớt cao và cịn chứa với một số yếu tố kháng dinh dưỡng như
mannan, galactomannan, xylan và arabinoxylan. Do đó, việc hấp thu thức ăn trong ruột
hạn chế.


Hình 2.4 Qúa trình hấp thu dinh dưỡng bị tác động bởi β-mannan
Bổ sung β-mannanase trong chế độ thức ăn giúp cho: phân hủy của β-mannan
trong tế bào và giải phóng các chất dinh dưỡng, tăng chiều dài thiết gai nhau trong tá
tràng dẫn đến tăng diện tích bề mặt và khả năng hấp thụ và giảm độ nhớt digesta (Leeds
et al 1980;. Adibmoradi và Mehri 2007). Vai trò của mannanases đó là làm suy giảm βmannan trong thức ăn (Daskiran et al. 2004) [16].
2.1.6.2. Ứng dụng trong xử lý mơi trường
Mannanases thể đóng vai trị quan trọng trong việc kiểm soát độ nhớt trong hệ
thống lọc nước, hệ thống thoát nước, hệ thống xử lý nước thải. Một chế phẩm vi sinh
nếu có chứa enyme mannanase có thể được sử dụng để kiểm sốt độ bám dính của vi
khuẩn tạo thành màng sinh học trên bề mặt của hệ thống xử lý nước thải, cũng như loại
bỏ chất nhờn trên bề mặt của hệ thống chứa nước lọc [16].
Sinh viên thực hiên: Nguyễn Thị Thu Thảo

Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Minh

9