ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ SẢN XUẤT NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME
PAPAIN TỪ NGUYÊN LIỆU MỦ ĐU ĐỦ VỚI NĂNG
SUẤT 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY

Người hướng dẫn: TS. NGUYỄN HOÀNG MINH
Sinh viên thực hiện: BÙI NGỌC TÂN
Số thẻ sinh viên: 107120272
Lớp: 12SH

Đà Nẵng, 5/2017


TÓM TẮT
Tên đề tài: Thiết kế sản xuất nhà máy sản xuất enzyme papain từ nguyên liệu mủ đu
đủ với năng suất 12 tấn nguyên liệu/ngày.
Sinh viên thực hiện:
Số thẻ SV:

DƯƠNG MINH TIÊN
107120278

Lớp: 12SH

Tóm tắt đồ án:
- Tóm tắt
- Lời cảm ơn
- Lời cam đoan
- Lời nói đầu
- Mục lục
- Danh mục bảng
- Danh mục hình vẽ
- Danh mục chữ viết tắt
- Mở đầu
- Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật
- Chương 2: Tổng quan tài liệu
- Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình cơng nghệ
- Chương 4: Tính tốn cân bằng vật chất
- Chương 5: Tính và chọn thiết bị
- Chương 6: Tính tổ chức
- Chương 7: Tính xây dựng
- Chương 8: Tính năng lượng (hơi/nước)
- Chương 9: Kiểm tra sản xuất và sản phẩm
- Chương 10: An tồn lao động và vệ sinh xí nghiệp
- Kết luận
- Tài liệu tham khảo


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA


Độc lập- Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
Lớp:
12SH

DƯƠNG MINH TIÊN
Khoa:
Hóa

Số thẻ sinh viên: 107120278
Ngành: Cơng Nghệ Sinh Học

1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế sản xuất nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme papain từ nguyên liệu mủ
đu đủ năng suất 12 tấn nguyên liệu/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:
Độ ẩm ban đầu của nhựa khô là Wđ = 2,2%.
Thành phần % các chế phẩm protease trong nguyên liệu nhựa khô theo bảng
sau:
Thành phần

%

Papain


7,3

Chymopapain

57,1

Protease III

22,3%

Protease IV

7,7%

Tạp chất khác

5,6%

Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
- Tóm tắt
- Nhiệm vụ
- Lời nói đầu
- Lời cam đoan liêm chính học thuật
- Mục lục
- Danh mục bảng
- Danh mục hình vẽ
- Danh mục chữ viết tắt
- Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật
- Chương 2: Tổng quan tài liệu
- Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ



- Chương 4: Tính tốn cân bằng vật chất
- Chương 5: Tính và chọn thiết bị
- Chương 6: Tính tổ chức
- Chương 7: Tính xây dựng
- Chương 8: Tính năng lượng (hơi/nước)
- Chương 9: Kiểm tra sản xuất và sản phẩm
- Chương 10: An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp
- Kết luận
- Tài liệu tham khảo
4. Các bản vẽ, đồ thị :5 bản vẽ A0
- Sơ đồ dây chuyền sản xuất
- Tổng bình đồ nhà máy
- Mặt bằng – mặt cắt phân xưởng sản xuất enzyme papain
- Mặt bằng – mặt cắt phân xưởng sản xuất enzyme papain
- Sơ đồ hơi nước
5. Họ tên người hướng dẫn:
Nguyễn Hoàng Minh

Phần/ Nội dung:

6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:

25 / 01 / 2017

7. Ngày hoàn thành đồ án:

15 / 05 / 2017
Đà Nẵng, ngày…..tháng….. năm 2017


Trưởng Bộ môn

TS. Lê Lý Thùy Trâm

Người hướng dẫn

TS. Nguyễn Hoàng Minh


LỜI CẢM ƠN
Với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân cùng với sự quan tâm giúp đỡ thường
xuyên, tận tình của các thầy, cơ và các bạn trong lớp đã giúp tơi hồn thành đồ án
tốt nghiệp này.
Tơi xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô trong bộ mơn Cơng nghệ Sinh học –
Khoa Hóa – Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã giúp tơi có được những nền
tảng kiến thức ban đầu vững chắc tạo tiền đề cho việc hoàn thành tốt đồ án tốt
nghiệp của mình và chuẩn bị hành trang cho cơng việc sau này.
Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Hồng Minh đã hướng dẫn
tận tình, chu đáo và tạo điều kiện cho tơi hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình.
Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân đã tài trợ chính và
bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp của
mình.
Đà Nẵng, ngày 15 tháng 5 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Dương Minh Tiên


CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án tốt nghiệp này là
trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện
đồ án tốt nghiệp này đã được cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong đồ án tốt
nghiệp đã được chỉ rõ nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố.
Đà Nẵng, ngày 15 tháng 5 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Dương Minh Tiên


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

MỤC LỤC

Tóm tắt
Lời cảm ơn
Lời cam đoan
Lời nói đầu
Mục lục
Danh mục bảng
Danh mục hình vẽ
Danh mục viết tắt
CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ
1.1. Sự cần thiết của xây dựng nhà máy sản xuất enzyme papain
1.2. Các yếu tố cần thiết
1.2.1. Địa điểm xây dựng
1.2.2. Nguồn nguyên liệu
1.2.3. Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiệt
1.2.4. Hệ thống cấp và thốt nước
1.2.5. Giao thơng vận tải

1.2.6. Hợp tác hóa
1.2.7. Nhân cơng và thị trường tiêu thụ
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về cây đu đủ
2.1.1. Giới thiệu về cây đu đủ
2.1.2. Các giống đu đủ
2.1.3. Phân bố sinh thái
2.1.4. Thành phần dinh dưỡng, hoạt tính sinh học một số chất trong cây đu đủ
2.2. Tổng quan về protease
2.2.1. Định nghĩa
2.2.2. Phân loại
2.2.3. Nguồn cung cấp và ưu nhược điểm
2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân của protease
2.3. Tổng quan về enzyme papain
2.3.1. Nguồn gốc
2.3.2. Cấu trúc của papain
2.3.3. Tính chất của enzyme papain
2.3.4. Một số ứng dụng của enzyme papain
SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

i
ii
iii
iv
ix
x
xi
1

1
1
1
2
2
2
2
3
3
4
4
4
5
5
6
6
6
7
7
8
10
10
10
11
14
iii


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ


2.3.5. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước
CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ
3.1. Quy trình cơng nghệ
3.2. Thuyết minh quy trình cơng nghệ
3.2.1. Nguyên liệu
3.2.2. Định lượng
3.2.3. Hòa tan mủ và tạo phức
3.2.4. Điều chỉnh pH
3.2.5. Ly tâm 1
3.2.6. Kết tủaphân đoạn enzyme bằng (NH4)2SO4
3.2.7. Ly tâm 2
3.2.8. Hòa tan tủa 1
3.2.9. Kết tủa phân đoạn enzyme bằng NaCl
3.2.10. Ly tâm 3
3.2.11. Hòa tan tủa 2
3.2.12. Kết tinh
3.2.13. Ly tâm 4
3.2.14. Sấy chân khơng
3.2.15. Đóng gói, bảo quản
CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU
4.1. Xây dựng biểu đồ sản xuất
4.1.1. Biểu đồ nhập nguyên liệu của nhà máy
4.1.2. Biểu đồ sản xuất của nhà máy
4.2. Số liệu ban đầu
4.2.1. Năng suất nhà máy
4.2.2. Nguyên liệu ban đầu
4.2.3. Thông số của các chất khác
4.2.4. Các công thức áp dụng
4.2.5. Hao hụt vận chuyển qua các cơng đoạn
4.3. Tính tốn cân bằng vật liệu

4.3.1. Nguyên liệu
4.3.2. Định lượng
4.3.3. Hòa tan mủ và tạo phức
4.3.4. Điều chỉnh pH
4.3.5. Ly tâm lần 1
4.3.6. Kết tủa phân đoạn enzyme bằng (NH4)2SO4
4.3.7. Ly tâm lần 2
SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

15
17
17
18
18
18
18
19
19
20
20
20
21
21
21
21
22
22
22

23
23
23
23
24
24
24
24
25
26
27
27
28
29
30
31
32
32
iv


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

4.3.8. Hòa tan tủa bằng Cysteine 0,04M
4.3.9. Kết tủa phân đoạn enzyme bằng NaCl
4.3.10. Ly tâm lần 3
4.3.11. Hòa tan tủa bằng Cysteine 0,04M
4.3.12. Kết tinh
4.3.13. Ly tâm 4
4.3.14. Sấy chân khơng

4.3.15. Đóng gói
4.4. Tổng kết
CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ
5.1. Cơng thức tính số thiết bị sử dụng
5.2. Chọn và tính tốn thiết bị
5.2.1. Thùng chứa
5.2.2. Cân định lượng
5.2.3. Thiết bị hòa tan mủ và tạo phức
5.2.4. Thùng chứa Cysteine 0,04M
5.2.5. Thùng chứa EDTA
5.2.6. Thiết bị điều chỉnh pH
5.2.7. Thùng chứa NaOH
5.2.8. Thiết bị ly tâm 1
5.2.9. Thùng chứa dịch sau ly tâm lần 1
5.2.10. Thùng chứa cặn sau ly tâm 1
5.2.11. Thiết bị kết tủa enzym bằng (NH4)2SO4
5.2.12. Thùng chứa amoni sulfate
5.2.13. Thiết bị ly tâm lần 2
5.2.14. Thùng chứa dịch bỏ sau ly tâm lần 2
5.2.15. Thiết bị hòa tan tủa sau ly tâm 2 bằng Cysteine 0,04M
5.2.16. Thùng chứa Cysteine 0,04M
5.2.17. Thiết bị kết tủa enzym bằng NaCl rắn
5.2.18. Thùng chứa NaCl rắn
5.2.19. Thiết bị ly tâm lần 3
5.2.20. Thùng chứa dịch bỏ sau ly tâm lần 3
5.2.21. Thiết bị hòa tan tủa sau ly tâm 3 bằng Cysteine 0,04M
5.2.22. Thùng chứa Cysteine 0,04M
5.2.23. Thiết bị kết tinh
5.2.24. Thiết bị ly tâm 4
5.2.25. Thùng chứa dịch bỏ sau ly tâm 4

SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

33
34
35
36
36
37
37
38
39
40
40
40
40
41
42
43
44
44
44
45
47
47
48
48
49
49

49
50
50
51
51
52
52
53
53
54
54
v


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

5.2.26. Thùng chứa tinh thể papain sau ly tâm 4
5.2.27. Thiết bị sấy chân không
5.2.28. Thiết bị cân và đóng gói sản phẩm
5.2.29. Thiết bị vận chuyển
5.2.30. Bảng tổng kết các thiết bị sử dụng trong nhà máy
CHƯƠNG 6: TÍNH TỔ CHỨC
6.1. Sơ đồ tổ chức của nhà máy
6.2. Tính nhân lực của nhà máy
6.2.1. Chế độ làm việc.
6.2.2. Tính nhân lực lao động
CHƯƠNG 7: TÍNH XÂY DỰNG
7.1. Phân xưởng sản xuất chính
7.1.1. Phịng kỹ thuật
7.1.2. Phịng KCS

7.1.3. Phịng bao bì
7.2. Kho chứa ngun liệu
7.3. Kho thành phẩm
7.4. Trạm biến áp
7.5. Nhà hành chính và phục vụ khác
7.6. Phân xưởng cơ khí
7.7. Nhà để xe
7.8. Nhà để xe môtô cho cán bộ công nhân viên
7.9. Nhà ăn
7.10. Nhà sinh hoạt vệ sinh
7.11. Đài chứa nước
7.12. Khu cung cấp và xử lý nước
7.13. Bể xử lý nước thải
7.14. Nhà chứa chất thải rắn
7.15. Nhà nồi hơi
7.16. Nhà bảo vệ
7.17. Trạm phát điện dự phòng
7.18. Kho vật tư thiết bị

SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

55
55
57
58
63
65
65

65
65
65
67
67
68
68
68
68
68
69
69
70
70
70
70
70
71
71
71
72
72
72
72
72

vi


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ


7.19. Khu đất mở rộng
CHƯƠNG 8: TÍNH NĂNG LƯỢNG HƠI – NƯỚC
8.1. Tính Nước
8.1.1. Nước dùng cho việc phục vụ sản xuất
8.1.2. Nước dùng cho sinh hoạt
8.1.3. Tổng lượng nước dùng của nhà máy trong 1h
8.2. Cơng thức tính nhiệt-hơi
8.2.1. Cơng thức sử dụng tính nhiệt
8.2.2. Tính hơi
8.3. Tính tốn nhiệt – hơi sử dụng trong thiết bị sấy
8.3.1. Tính nhiệt
8.3.2. Tính hơi
8.4. Tính nhiên liệu
CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM
9.1. Kiểm tra nguyên liệu
9.2. Kiểm tra trên các công đoạn trong quá trình sản xuất
9.3. Kiểm tra chất lượng sản phẩm
9.3.1. Nguyên tắc chung của các phương pháp xác định hoạt độ enzyme.
9.3.2. Các phương pháp xác định hoạt độ enzyme.
9.3.3. Một số lưu ý khi xác định hoạt độ hay thực hiện phản ứng enzyme.
CHƯƠNG 10: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG
10.1. Mục đích của an toàn lao động trong nhà máy
10.2. Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động
10.3. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động
10.4. Những yêu cầu cụ thể
10.4.1. Chiếu sáng và đảm bảo ánh sáng khi làm việc
10.4.2. An toàn vận hành trong sản xuất các chất sinh học
10.4.3. An toàn về điện sản xuất
10.4.4. An toàn về khí nén, thơng gió

10.4.5. Máy nghiền, sấy.
10.5. Phịng chống cháy nổ và chống sét
10.5.1. Phòng chống cháy nổ
10.5.2. Phòng chống sét
10.6. Vệ sinh cơng nghiệp
10.6.1. Vệ sinh xí nghiệp
10.6.2. Vệ sinh thiết bị
10.6.3. Xử lý nước thải
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

72
75
75
75
75
76
76
76
79
79
79
82
83
84
84
85

86
86
86
87
89
89
89
89
89
89
90
90
90
90
90
90
91
91
91
91
91
92
93
vii


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng của cây đu đủ


6

Bảng 2.2 Tính chất vật lý của papain
Bảng 2.3 Thành phần hóa học của papain
Bảng 4.1 Biểu đồ nhập nguyên liệu

12
12
23

Bảng 4.2 Biểu đồ kế hoạch sản xuất
Bảng 4.3 Thành phần % các protease trong chế phẩm papain (tham khảo)

23
24

Bảng 4.4 Thành phần % các protease trong chế phẩm papain (giả thuyết)
Bảng 4.5 Các hao hụt vận chuyển qua các công đoạn
Bảng 4.6 Hao hụt ẩm

24
26
27

Bảng 4.7 Bảng tổng kết năng suất sau các công đoạn
Bảng 4.8 Bảng nhu cầu nguyên liệu dùng trong 1 ngày

39
39


Bảng 5.1 Thông số kỹ thuật của thiết bị cân sàn
Bảng 5.2 Thông số thiết bị ly tâm
Bảng 5.3 Thông số thiết bị

42
45
53

Bảng 5.4 Thông số thiết bị sấy chân khơng
Bảng 5.5 Thơng số thiết bị bao gói
Bảng 5.6 Thông số thiết bị bơm ly tâm CMB 75M
Bảng 5.7 Chọn bơm cho các cơng đoạn

56
57
58
59

Bảng 5.8 Chọn vít tải cho các công đoạn
Bảng 5.9 Chọn gàu tải cho các công đoạn
Bảng 5.10 Bảng tổng kết thiết bị
Bảng 6.1 Bảng phân công lao động gián tiếp
Bảng 6.2 Bảng phân công lao động trực tiếp
Bảng 7.1 Bảng tổng kết các hạng mục xây dựng
Bảng 9.1 Kiểm tra các công đoạn trong q trình sản xuất

61
62
63

66
66
73
85

SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

viii

GVHD: TS.NGUYỄN HỒNG MINH


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1 Quả đu đủ

4

Hình 2.2 Hoa đu đủ theo giới tính
Hình 2.3 Enzyme protease
Hình 2.4 Cấu trúc khơng gian của papain

5
7
10

Hình 2.5 Cấu trúc tâm hoạt động của papain
Hình 3.1 Quy trình cơng nghệ sản xuất enzyme papain từ mủ đu đủ


11
18

Hình 3.2 Sự liên kết giữa kim loại và EDTA
Hình 5.1 Thiết bị thùng chứa
Hình 5.2 Cân sàn

19
40
41

Hình 5.3 Thiết bị hịa tan mủ và tạo phức
Hình 5.4 Thiết bị ly tâm

42
46

Hình 5.5 Cấu tạo của thiết bị ly tâm
Hình 5.6 Thiết bị kết tủa
Hình 5.7 Thiết bị kết tinh

46
48
54

Hình 5.8 Thiết bị sấy chân khơng đảo trộn
Hình 5.9 Cấu tạo thiết bị sấy chân khơng
Hình 5.10 Thiết bị cân đóng gói
Hình 5.11 Bơm ly tâm


56
57
58
59

Hình 5.12 Cấu tạo của vít tải
Hình 5.13 Gàu tải
Hình 5.14 Băng tải ngang
Hình 6.1 Sơ đồ tổ chức của nhà máy

60
61
62
65

SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

ix


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Nghĩa của từ

Từ viết tắt
VSV
EDTA


:
:

Vi sinh vật
Ethylenediaminetetraacetic acid

KCN
GĐ
KCS

:
:
:

Khu công nghiệp
Giám đốc
Kiểm tra chất lượng sản phẩm

SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

x


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, người ta áp dụng những nghiên cứu rộng về papain để áp dụng

trong các ngành công nghiệp thực phẩm, y dược. Enzyme papain có nguồn gốc từ
nhựa quả đu đủ xanh – nguồn thực phẩm thường xuyên và gần gũi với con người.
Từ xưa, con người đã biết bổ sung thêm đu đủ xanh để làm mềm các món thịt và
tăng thêm hương vị món ăn và hỗ trợ tiêu hóa thức ăn nhưng vẫn chưa hiểu rõ quá
trình và những chất tham gia vào quá trình. Qua những nghiên cứu sớm đã chỉ ra
enzyme papain đóng vai trị quan trọng và có tính ứng dụng thực tiễn cao trong cuộc
sống. Trong ngành y dược, enzyme papain được sử dụng rộng rãi với nhiều mục
đích khác nhau như: hỗ trợ điều trị các chất độc do côn trùng cắn đốt, điều trị rối
loạn tiêu hóa, viêm dạ dày, viêm khớp. Enzyme cịn có mặt trong một số loại mỹ
phẩm có tác dụng làm mịn, làm sáng da.
Ứng dụng của enzyme papain rất rộng nhưng các nhà máy sản xuất và quy
mô lớn đáp ứng nhu cầu chưa nhiều và hoạt lực của enzyme chưa được cao. Lợi thế
khi xây dựng nhà máy sản xuất enzyme papain là có nguồn nguyên liệu cung cấp
gần như quanh năm, nhà máy có thể xây dựng ở quy mô phù hợp với lượng nguyên
liệu được cung cấp.
Ở Việt Nam, tuy có nhiều nghiên cứu về enzyme papain nhưng vẫn chưa có
nhà máy nào sản xuất, chủ yếu vẫn sản xuất quy mơ phịng thí nghiệm để phục vụ
cho các nghiên cứu. Đa số lượng enzyme papain cung cấp cho ngành y dược đều
phải nhập khẩu từ các nước khác.

SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

xi


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

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 chế
phẩm enzyme được sản xuất ngày càng nhiều và được sử dụng hầu hết trong các
lĩnh vực như: chế biến thực phẩm, nông nghiệp, chăn nuôi, y tế… Khoảng 75% chế
phẩm là enzyme thủy phân được sử dụng cho việc thủy phân cơ chất tự nhiên. Với
những lợi ích và giá trị mà enzyme papain đem lại, nó được ứng dụng rộng rãi và
thường được dùng trong lĩnh vực chế biến mỹ phẩm. Ngồi ra, papain rất cần cho
nhiều lĩnh vực cơng 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, một
loại nguyên liệu có nhiều ở các nước nhiệt đới cũng như ở nước ta. Vì vậy, đầu tư
cho xây dựng một nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme papain là cần thiết. Việc lựa
chọn vị trí xây dựng nhà máy sản xuất enzyme papain có ảnh hưởng rất lớn đến sự
tồn tại của nhà máy vì vậy khi xây dựng nhà máy sản xuất enzyme papain cần phải
đảm bảo những yêu cầu về:
❖
Vị trí đặt nhà máy
❖
Nguồn ngun liệu
❖
Giao thơng 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. Các yếu tố cần thiết
1.2.1. Địa điểm xây dựng
Nhà máy sẽ được xây dựng tại khu cơng nghiệp Hịa Cầm – Thành phố Đà

Nẵng. Việc chọn khu cơng nghiệp Hịa Cầm làm địa điểm xây dựng nhà máy mang
lại cho chúng ta rất nhiều thuận lợi. Bởi vì đây là khu Cơng nghiệp (KCN) có vị trí
thuận lợi nhất trong các KCN tại Đà Nẵng, cách trung tâm thành phố 8km về phía
Tây Nam. Với vị trí chiến lược: nằm trên trục hành lang kinh tế Đông Tây, giáp
Quốc lộ 14B và chỉ cách các cơng trình hạ tầng quan trọng của thành phố như cảng
Sông 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, phía
Nam và phía Tây là tỉnh Quảng Nam, cịn Phía Đơng là biển Đơng rộng lớn. Đà
Nẵng nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, nhiệt độ cao và ít chịu
SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

1


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

thiên tai biến động. Khí hậu Đà Nẵng là nơi chuyển tiếp đan xen giữa khí hậu miền
Bắc và miền Nam, với tính trội là khí hậu nhiệt đới điển hình ở phía Nam. Mỗi năm
có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa kéo dài từ tháng 8 đến tháng 12 và mùa khô từ tháng 1
đến tháng 7, thỉnh thoảng có những đợt rét mùa đông nhưng không đậm và không
kéo dài. Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 260C. Độ ẩm khơng khí trung bình là
83,4%; hướng gió chủ yếu là Nam [28].
Với điều kiện tự nhiên, khí hậu như vậy việc xây dựng nhà máy sản xuất enzyme
papain là hồn tồn có cơ sở (không ảnh hưởng đến cuộc sống dân cư tại đây).
1.2.2. Nguồn nguyên liệu
Vùng trồng đu đủ ở nước ta chủ yếu là ở phía Nam như Định Quán (Đồng Nai),
Đồng Tháp, Tiền Giang. Vì vậy nguyên liệu sẽ được thu mua chủ yếu ở đây. Mủ đu

đủ sẽ được sấy khơ và nghiền bột trước khi đóng thùng và vận chuyển theo hai con
đường là đường thủy và đường bộ.
1.2.3. Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiệt
Đà Nẵng là một thành phố lớn lại có khu cơng nghiệp nên các vấn đề về điện,
hơi, nhiên liệu được thành phố đầu tư đáng kể.
Nhà máy có thể sử dụng nguồn điện có sẵn tại khu cơng nghiệp hoặc sử dụng
nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia. Ngoài ra để đảm bảo cho quá trình sản xuất
được liên tục thì nhà máy còn trang bị máy phát điện dự phòng.
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.
1.2.4. Hệ thống cấp và thoát nước
Nguồn nước sử dụng cho sản xuất tại cơ sở là nguồn nước ngầm, được lấy từ
giếng khoan có độ sâu 90m với công suất 12m3/h. Nước giếng sau khi được bơm
lên tháp chứa sẽ được xử lý sắt và mangan bằng hệ thống xử lý với công suất
150m3/8h trước khi đưa vào sử dụng.
Lượng nước thải ra của cơ sở chủ yếu là từ hoạt động vệ sinh thường ngày của
công nhân, vệ sinh thiết bị và từ các quá trình sản xuất như ly tâm... Nước thải được
chuyển vào hệ thống xử lý nước thải chung của nhà máy rồi sau đó chuyển ra nguồn
nước thải của thành phố.
1.2.5. Giao thơng vận tải
Đà Nẵng nằm trên quốc lộ 1A là đầu mối giao thơng quan trọng của hai miền
Nam Bắc. Có cảng lớn có thể thơng ra quốc tế. Ngồi ra cịn có tuyến quốc lộ 14B
nối Đà Nẵng với Tây Nguyên và Lào, Thái Lan. Do đó thuận lợi cho việc vận
chuyển 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.
SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

2



THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

1.2.6. Hợp tác hóa
Nhà máy đặt trong khu cơng nghiệp nên việc hợp tác hóa, liên hợp hóa được tiến
hành chặt chẽ, do đó việc sử dụng những cơng trình điện, nước, giao thơng, cũng
như việc nhập nguyện liệu và tiêu thụ sản phẩm thuận lợi hơn.
1.2.7. Nhân công và thị trường tiêu thụ
Thị trường tiêu thụ được chọn là thị trường cho cả nước và thị trường quốc tế.
Nhà máy tuyển lao động ở tại Đà Nẵng và các địa phương lân cận. Mặt khác với
mức độ đơ thị hố của thành phố hiện nay, lượng lao động tại đây rất dồi dào. Từ đó
có thể th nhân cơng 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 cơng nghiệp Hồ Cầm của thành phố
Đà Nẵng.

SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

3


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Tổng quan về cây đu đủ
2.1.1. Giới thiệu về cây đu đủ

Danh pháp khoa học: Carica papaya Linn, thuộc họ Caricaeace (Papayaceae).
Đu đủ là cây thân thảo nhiệt đới đạt chiều cao 2-10 mét với đường kính gốc có
thể đạt 30 cm. Cây ít hoặc khơng phân nhánh có màu tối sẫm các đốt liền nhau và
được phân biệt vởi các vết cuống lá đã rụng. Thân cây có cấu tạo đặc biệt, phần
trong của thân là các mô mềm, xốp, dịn có nhiệm vụ dự trữ các chất dinh dưỡng.
Độ cứng của thân cây là do các mô mạch dẫn tạo thành lớp bó mạch bao quanh và
nếu lớp mơ này bị tổn thương hoặc bị bệnh thì thân cây dễ bị gãy.
Lá đu đủ là lá đơn, mọc thành chùm ở trên thân. Lá có bản rộng hình chân vịt,
cuống dài và chia thành nhiều thùy [14].
Hoa đu đủ được phân làm 3 loại: Hoa đực, hoa cái và hoa lưỡng tính chúng có
thể xuất hiện trên cùng 1 cây. Hoa có 5 cánh và 5-10 nhị đực, bầu hoa do 5 lá noãn
tạo thành. Hoa cái và hoa lưỡng tính đều có phần nỗn bầu tuy nhiên hoa cái có
phần nỗn to hơn, chúng thường mọc ở nách lá.
Nhiệt độ có thể làm thay đổi giới tính của cây. Nhiệt độ càng cao thì khuynh
hướng sản xuất hoa đực càng lớn [15].
Quả đu đủ thường có dạng dài, ovan, lê hoặc thn dài khi chưa chín có màu
xanh và chuyển sang màu vàng khi chín.

Hình 2.1 Quả đu đủ
SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

4


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

Hình 2.2 Hoa đu đủ theo giới tính
Hoa đực, hoa cái và hoa lưỡng tín (từ trái qua)

2.1.2. Các giống đu đủ
Đu đủ có nhiều loại giống khác nhau nhưng phổ biến nhất là các giống sau [16]:
- Giống Hong Kong da bông: Cho năng suất cao, trọng lượng trái trung bình từ
2,5 - 3kg, vỏ dày, chống chịu khá với nhện đỏ và các bệnh do Virus. Thịt trái có
màu vàng, hàm lượng đường từ 9-10%.
- Giống Đài Loan: Năng suất rất cao, trái nhiều, trọng lượng trái từ 1,2 - 1,5 kg.
Thịt trái có màu đỏ tím, chắc thịt. Hàm lượng đường từ 10 - 11%. Cây dễ bị nhện đỏ
và các bệnh do Virus, nhưng vẫn có khả năng cho trái tốt trong những năm đầu.
- Giống EKSOTIKA: Cho phẩm chất ngon, thịt trái màu đỏ tía, chắc thịt, tươi
đẹp, hàm lượng đường 13 - 14%, trọng lượng trái 0,5 - 1kg.
- Giống Sola: Có đặc điểm gần giống như EKSOTIKA nhưng thịt trái chắc hơn,
thơm ngon hơn, hàm lượng đường 15 - 17%, trọng lượng trái 300 - 500g
- Giống Hồng Phi 786: Cây phát triển rất khỏe, cây có trái sớm, cây có trái đầu
tiên lúc cây cao khoảng 80cm. Tỷ lệ đậu trái cao, một mùa 1 cây có thể đậu 30 trái
trở lên, sản lượng rất cao. Trái lớn, trọng lượng trái từ 1,5 - 2kg (có thể đạt
3kg/trái). Cây cái ra trái hình bầu dục, cây lưỡng tính cho trái dài. Da nhẵn bóng,
thịt dày màu đỏ tươi, hàm lượng đường 13 - 14%, dễ vận chuyển.
2.1.3. Phân bố sinh thái
Cây đu đủ có nguồn gốc từ nam Mexico, Trung Mỹ và Bắc Nam Mỹ. Ngày
nay, cây được trồng ở nhiều nước nhiệt đới như Brasil, Ấn Độ, Nam Phi, Sri
Lanka, Philippines và Việt Nam [17].
Ở Việt Nam đu đủ được trồng ở miền Nam, thường là loại đu đủ ruột đỏ, vỏ
dày, thịt giòn, thơm nhưng ít ngọt. Loại này trồng nhiều ở đồng bằng sông Cửu
Long và các địa phương giáp biên giới Campuchia. Những nơi trồng nhiều là vùng
Định Quán (Đồng Nai), Đồng Tháp, Tiền Giang... ở miền Bắc người ta ít trồng đu
đủ vì hay gặp lạnh kéo dài, quả sẽ chín chậm [18].
SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH


5


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

2.1.4. Thành phần dinh dưỡng, hoạt tính sinh học một số chất trong cây đu đủ
2.1.4.1. Thành phần dinh dưỡng
Quả đu đủ khi chín chứa: 88% nước, đường, khơng có tinh bột, nhiều
caretenoid acid hữu cơ, các loại vitamin A(B, C), 0,6% protein: chất béo, xenlulose,
canxi, magie và các chất chống oxy hóa nên có tác dụng tốt cho hệ tim mạch, ngăn
ngừa bệnh ung thư trực tràng. Ngồi ra đu đủ cịn chứa rất nhiều papain loại enzyme
rất hữu ích giống bromelain trong dứa tốt cho hệ tiêu hóa, chữa chấn thương, dị
ứng,....
Bảng 2.1 Thành phần dinh dưỡng của cây đu đủ [6]
Thành phần

Giá trị

Nước (%)

88

Năng lương(Kcal)

43

Protein (%)

0,6


Chất mỡ (%)

0,1

Carbohydrates (%)

10

Chất xơ
2.1.4.2. Hoạt tính sinh học
Trong quả đu đủ có chứa nhiều β-caroten là một tiền chất của vitamin A, vào
cơ thể sẽ được chuyển hóa thành vitamin A. Vitamin A là vi chất dinh dưỡng đóng
vai trị chống oxy hóa mạnh giúp chống khô mắt, khô da. Ở Ấn Độ, người ta sản
xuất vitamin A từ đu đủ để chống bệnh quáng gà ở trẻ em [6][17].
Ngồi ra quả đu đủ cịn chứa các vitamin B1, B2, C và một vài khoáng chất như
kali, canxi, magie, sắt và kẽm. Ăn đu đủ thường xuyên có tác dụng bổ máu, hỗ trợ
phục hồi gan ở những người bị sốt rét [6][17].
Nhựa đu đủ có chứa enzyme papain có tác dụng làm mềm thịt nên trong dân
gian thường cho đu đủ xanh vào hầm chung với thịt.
Bảo vệ tim mạch do có chứa nhiều chất chống oxy hóa.
Tăng cường sức đề kháng, sức khỏe cho hệ tiêu hóa và chức năng phổi.
Thuốc chống viêm nhiễm do chứa 2 enzyme papain và chymopapain. Ngồi ra
cịn có beta caroten, vitamin C và A.
Ngăn ngừa nguy cơ thoái hóa điểm vàng.
2.2. Tổng quan về protease
2.2.1. Định nghĩa
Nhóm enzyme protease (peptide – hidrolase) xúc tác quá trình thủy phân liên
kết peptide (-CO-NH-)n trong phân tử protein, polypeptide đến sản phẩm cuối cùng
SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN


GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

6


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

là các acid amin. Ngoài ra, nhiều protease cũng có khả năng thuỷ phân liên kết ester
và vận chuyển acid amin [1][9].

Hình 2.3 Enzyme protease
2.2.2. Phân loại
Theo hệ thống phân loại quốc tế thì enzyme này được chia làm 4 loại [1][9]:
- Aminopeptidase: thuỷ phân liên kết peptide ở đầu nitơ amin ( – NH2 ) của mạch
polypeptide.
- Cacboxypeptidase: xúc tác thủy phân liên kết peptide ở đầu cacbon có mạch
polypeptide. Hai phân nhóm này thuộc loại exo-peptidedase (enzyme ngọai
phân).
- Dipeptide hidrolase: thuỷ phân các liên kết peptide.
- Protease: xúc tác thủy phân liên kết peptide nội mạch (endo-peptidedase).
2.2.3. Nguồn cung cấp và ưu nhược điểm
Enzyme có trong tất cả các cơ quan, mơ của sinh vật, nhưng để thuận lợi về
kinh tế người ta chỉ dùng những vật liệu cho phép thu một lượng lớn enzyme với
hiệu suất cao. Hiện chúng ta chỉ sử dụng 3 nguồn nguyên liệu sinh học cơ bản để
thu nhận protease: mô và cơ động vật, mô và cơ quan thực vật, tế bào vi sinh vật
[5].
2.2.3.1. Động vật
Thông thường protease động vật có ở tuyến tiêu hóa (niêm mạc dạ dày, niêm
mạc ruột non, tuyến tụy,…).
Vd: - Pepsin từ niêm mạc dạ dày và dịch vị của động vật bậc cao.

- Tuy nhiên để sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp, protease động vật ít thuận
lợi do sản xuất chúng bị hạn chế và nguồn nguyên liệu thu nhận enzyme khơng lớn
lắm.
SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HỒNG MINH

7


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

2.2.3.2. Thực vật
Từ các thực vật bậc cao người ta cũng có thể thu được một số chế phẩm
enzyme quan trọng.
Vd: - Papain từ mủ đu đủ.
- Bromelain từ quả dứa, chồi dứa, vỏ dứa, cây dứa.
- Ficin tách từ dịch ép thân cây sung.
2.2.3.3. Vi sinh vật
Hai nguồn nguyên liệu trên không để dùng làm nguyên liệu sản xuất công
nghiệp quy mô lớn do những hạn chế về nguyên liệu và công nghệ. Enzyme
protease phân bố chủ yếu ở vi khuẩn, nấm mốc và xạ khuẩn gồm nhiều loài thuộc
Aspergillus, Bacillus, Penicillium, Clotridium, Streptomyces và một số loại nấm
men. Vì vậy, dùng enzyme từ vi sinh vật sẽ khắc phục các hạn chế trên:
- Nguồn ngun liệu vơ hạn, thích hợp trong quy mơ sản xuất cơng nghiệp.
- Hệ enzyme phong phú.
- Hoạt tính mạnh.
- Có khả năng tăng cường sinh tổng hợp enzyme nhờ chọn giống.
- Vi sinh vật sinh sản với tốc độ cực nhanh.
- Thức ăn nuôi dễ kiếm, rẻ tiền.

2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân của protease
Tốc độ thủy phân của enzyme chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố như:
- Ảnh hưởng của nồng độ enzyme: khi nồng độ enzyme thấp, lượng cơ chất lớn,
tốc độ phản ứng thủy phân phụ thuộc vào nồng độ enzyme. Khi nồng độ enzyme
tăng, tốc độ phản ứng thủy phân tăng tới giá trị giới hạn v = 𝑣𝑚𝑎𝑥 , nếu nồng độ
enzyme tiếp tục tăng thì tốc độ phản ứng thủy phân tăng không đáng kể, thậm chí
khơng tăng nữa.
- Ảnh hưởng của nồng độ cơ chất: nồng độ cơ chất có ảnh hưởng lớn đến tốc độ
phản ứng thủy phân. Khi càng tăng nồng độ cơ chất tốc độ phản ứng thủy phân càng
tăng nhưng khi tốc độ phản ứng thủy phân đạt gần tới giới hạn v = 𝑣𝑚𝑎𝑥 , nếu tiếp
tục tăng nồng độ cơ chất thì tốc độ phản ứng thủy phân hầu như khơng tăng.
- Ảnh hưởng của chất kìm hãm: là những chất vơ cơ hay hữu cơ mà khi có sự hiện
diện của chúng enzyme có thể bị giảm hoặc mất hoạt tính. Mỗi một enzyme sẽ có
các chất kìm hãm khác nhau, do đó khi sử dụng enzyme phải biết rõ các chất kìm
hãm thích hợp của nó để điều chỉnh phản ứng.

SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

8


THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

- Ảnh hưởng của chất hoạt hóa: là những chất có thể làm tăng hoạt tính enzyme
bằng cách gián tiếp hay trực tiếp.
- Hoạt hóa gián tiếp: chất hoạt hóa làm tăng tốc độ phản ứng thủy phân của
enzyme bằng cách loại trừ chất kìm hãm khỏi hỗn hợp phản ứng hoặc tham gia
phản ứng nhưng khơng tác dụng trực tiếp với phân tử enzyme.

Ví dụ: Acid ascorbic có thể trực tiếp tham gia trong phân tử kết hợp và tách
thuận nghịch hydro nên chúng có tác dụng hoạt hóa các enzyme xúc tác cho phản
ứng oxy hóa theo kiểu này.
- Hoạt hóa trực tiếp: các chất hoạt hóa thường tác dụng vào trung tâm hoạt động
của enzyme hoặc làm biến đổi cấu hình khơng gian của phân tử protein theo hướng
có lợi cho hoạt động xúc tác. Nhiều lon kim loại như Mn𝑃2 +P, Ca𝑃2 +P, Ni𝑃2 +P,
Zn𝑃2 +P là những chất hoạt hóa phổ biến của các peptide-hydrolase.
Các chất hoạt hóa này có bản chất hóa học khác nhau có thể là ion kim loại,
anion hoặc chất hữu cơ. Tuy nhiên, các chất hoạt hóa chỉ có tác dụng trong giới hạn
nồng độ xác định. Khi dùng quá nồng độ cho phép hoạt tính của enzyme sẽ giảm.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ: thành phần enzyme là protein nên kém bền với nhiệt,
chúng chỉ có hoạt tính trong khoảng nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ làm chúng bị biến
tính. Trong khoảng nhiệt độ đó, khi nhiệt độ tăng tốc độ phản ứng tăng.
- Ảnh hưởng của pH: pH có ảnh hưởng mạnh mẽ đến hoạt tính enzyme vì
enzyme ảnh hưởng đến mức độ ion hóa cơ chất, ion hóa enzyme và đến độ bền
protease. Đa số enzyme có khoảng pH thích hợp từ 5-9. Với nhiều protease pH
thích hợp ở vùng trung tính nhưng cũng có một số protease pH thích hợp nằm trong
vùng acid (pepsin, protease acid của VSV,…) hoặc nằm trong vùng kiềm (trypsin,
subtilin,...). Với từng enzyme, giá trị pH hoạt động có thể thay đổi khi nhiệt độ, loại
cơ chất,… thay đổi.
- Ảnh hưởng của thời gian thủy phân: thời gian thủy phân cũng ảnh hưởng đến
quá trình thủy phân, nếu thời gian càng dài thì phản ứng thủy phân xảy ra càng triệt
để, lúc đó enzyme có thể thủy phân hoàn toàn cơ chất, nhưng nếu thời gian quá dài
cũng ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme.

SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN

GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

9



THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ENZYME PAPAIN 12 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY TỪ MỦ ĐU ĐỦ

- Ảnh hưởng của nước: là môi trường để phát tán enzyme và cơ chất, nước lại vừa
trực tiếp tham gia phản ứng nên tỉ lệ nước có ảnh hưởng lớn đến tốc độ, chiều
hướng và nước cũng là một yếu tố điều chỉnh phản ứng thủy phân bởi enzyme.
2.3. Tổng quan về enzyme papain
2.3.1. Nguồn gốc
Papain là cysteine protease được biết đến nhiều nhất và được phân lập lần đầu
tiên vào năm 1879 từ nhựa trái đu đủ (Carica papaya). Đây cũng là enzyme đầu tiên
được xác định cấu trúc tinh thể. Trong nhựa đu đủ ngồi enzyme papain cịn có các
loại protease khác như chymopapain, caricain, glycyl endopeptidase và một số
enzyme khác. Nhựa đu đủ có hàm lượng và hoạt tính papain cao nhất tập trung ở
vùng có nắng nóng và độ ẩm ổn định quanh năm [7].
2.3.2. Cấu trúc của papain
2.3.2.1. Cấu trúc khơng gian
Phân tử papain có dạng hình cầu với kích thước 36x48x36 (Ao) và mạch chính
bị gấp thành hai phần riêng biệt bởi một khe. Trung tâm hoạt động nằm tại bề mặt
của khe này, nhóm -SH hoạt động của cysteine 25 nằm bên trái khe và nhóm
histidine 159 nằm bên phải khe. Phần xoắn chiếm 20% toàn bộ các amino acid có
trong phân tử [5].
Hoạt tính của papain dựa trên hai 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 cơ chất là
casein thì hoạt tính tối ưu của papain trong vùng pH từ 5.7 – 7.0 và nhiệt độ thích
hợp là 50 – 57oC [5].

Hình 2.4 Cấu trúc khơng gian của papain
SVTH: DƯƠNG MINH TIÊN


GVHD: TS.NGUYỄN HOÀNG MINH

10