Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 53
Министерство Высшего и Среднего Специального Образования Российской Федерации РХТУ имени Д. И. Менделеева Кафедра Приомышленной Биотехнологии по технологическому проектированию Тема: “Получение препарата РНК-азы из автолизных дрожжей” Мощность производства 80,3 кг/год Выполнила: студентка группы Э-64 Гришина Д,С, Руководитель работы: к. х. н. асс. Красноштанова А.А. Москва - 2000 Содержание Раздел стр. Введение 1 Раздел 1. Характеристика изготовляемого препарата. 4 Раздел 2. Характеристика исходного сырья, химикатов. 5 Раздел 3. Технологическая схема получения белковой фракции из автолизных дрожжей. 6 Раздел 4. Аппаратурно-технологическая схема получения препарата РНК-азы из автолизных дрожжей, спецификация оборудования, контрольно-измерительных приборов. 10 Раздел 5. Изложение технологического процесса. Материальный баланс стадий. 13 Раздел 6. Отходы процесса, их использование и обезвреживание. 16 Раздел 7. Техника безопасности, пожарная безопасность и санитария. 17 Список литературы. 18 Введение
Раздел 1.
Характеристика изготовляемого препарата.
Раздел 2.
Характеристика исходного сырья,
х
имикатов.
Перечень исходного сырья, химикатов, применяемых для получения РНК из биомассы нативных парафинутилизирующих дрожжей Candida maltosa ВСБ-899 промышленного штамма кормовых дрожжей. Требования к их качеству. Таблица 1. № п/п Наименование сырья, химикатов № ГОСТа им ОСТа Квалифи-кация Сорт, марка, артикул % содержания основного вещества Примечания 1 2 3 4 5 6 7 1. Дрожжи ОСТ 59.03.045 37-84 Высшая или 1-ая категория Белка 8,18 СВ 25 Дрожжи БВК или любого завода 2. Натрия гидроксид ГОСТ 4328-77 чда Не менее 98 Магазин “Химреактивы” 3. Этанол ТУ 6-09-4512-77 ОСЧ-20-5 ОП-2 Не менее 96 Магазин “Химреактивы” 4. Вода дистиллиро-ванная ГОСТ 6709-72 Местного изготовления 5. Серная кислота ГОСТ 3118-77 чда Не менее 98 Местного изготовления Раздел 3.
Технологическая схема получения белковой фракции из автолизных дрожжей.
Технологическая схема получения белковой фракции из автолизных дрожжей предусматривает проведение следующих основных стадий: ТП-1. Кислотная экстракция белка из биомассы дрожжей. ТП-1.1. Получение суспензии дрожжей. ТП-2. Отделение белкового экстракта центрифугированием. ТП-3. Осаждение белковой фракции в изоэлектрической точке. ТП-3.1. Получение сырого осадка белковой фракции и декантирование надосадочной жидкости. ТП-4. Обезвоживание сырого осадка РНК из дрожжей. ТП-4.1. Обезвоживание и очистка сырого осадка дрожжевой РНК этанолом. ТП-5. Сушка сырого осадка РНК и упаковка готового продукта. Кроме стадий технологического процесса (ТП), схема предусматривает проведение следующих вспомогательных работ (ВР): ВР-1.1. Приготовление концентрированной серной кислоты. Используется 98%-ная серная кислота. Применяется для коррекции рН среды экстрагента на стадии ТП-1. ВР-3.2. Приготовление водного раствора гидроксида натрия. Используется 40%-ный гидроксид натрия. Применяют для коррекции рН среды осадка на стадии ТП-3. ВР-4.3. Приготовление 96%-ного этилового спирта. Среди подготовительных операций (ПО) предусматривается стадия регенерации этанола из образующегося на стадиях ТП-4 и ТП-5. Её введение позволяет снизить расходный коэффициент по этанолу. ВР-1.1. Концентрированная серная кислота Вода дистиллированная
ТП-5. Сушка сырого осадка РНК и упаковка готового продукта На регенерацию Раздел 4. Аппаратурно-технологическая схема получения препарата РНК-азы из автолизных дрожжей, спецификация оборудования,
контрольно-измерительных приборов.
Таблица 2. № п/п Наименование оборудования, контрольно-измерительных и регистрирующих приборов Количество единиц оборудова-ния Материал рабочей части оборудования, датчиков Характеристики оборудования, КИП и регистрирующих приборов 1 2 3 4 5 1 Стадия ТП-1. Кислотная экстракция белка из биомассы дрожжей.
Химический реактор (экстрактор) для проведения горячей экстракции (90°С) компонентов белка из биомассы дрожжей кислым раствором 1 Нержавеющая сталь марки Х18Н9Т Металлический или цельностеклянный аппарат с рубашкой, обогреваемый паром. Снабжен термометром, обратным хол-ком, перемешивающим устройством. Вместимость 0,5 л. 2 Аппарат оснащён
: Мешалкой пропеллерной. 1 Стекло или нержавеющая сталь марки Х18Н9Т Цельная или цельнометаллическая конструкция. 3 Перемешивающим устройством. 1 - Электродвигатель с регулируемым числом оборотов, мощность не менее 40 Вт, снабжен патроном для зажима вала мешалки 4 Термометром 1 Стекло, ртуть. Термометр со шкалой от 0°С до 100°С, цена деления 0,5°С, имеет керн НШ14,5, вставляется в металлическую муфту, в которой крепится накидной гайкой. 5 Сборник промежуточный для хранения суспензии дрожжей. 1 Стекло Колба Эрленмейера одногорловая с притёртой крышкой, вместимость 5 л, ГОСТ 25336-82Е Таблица 2(Продолжение). 1 2 3 4 5 6 Стадия ВР-1.1. Приготовление концентрированной серной кислоты.
Сборник промежуточный для приготовления 98%-ного раствора серной кислоты 1 Стекло. Может быть заменено на любое другое герметично закрываемое оборудование , изготовленное из коррозийно-стойких материалов. Колба Эрленмейера одногорловая с притёртой крышкой, вместимость 125 мл, ГОСТ 25336-82Е 7 Сборник промежуточный для хранения дистиллированной воды 1 Стекло Колба Эрленмейера одногорловая с притёртой крышкой, вместимость 2,8 л, ГОСТ 25336-82Е 8 Стадия ТП-2. Отделение белкового экстракта центрифугированием.
Центрифуга 1 - Центрифуга марки Т 52.1 пр-ва ФРГ с фактором разделения не ниже 2750 9 Сборник промежуточный для хранения бесклеточного экстракта белковых веществ 1 Стекло Колба Эрленмейера одногорловая с притёртой крышкой, вместимость 2,8 л, ГОСТ 25336-82Е 10 Сборник промежуточный для хранения сырого осадка клеточных оболочек 1 Стекло Стеклотара с плотно закрывающейся крышкой вместимостью 2 л 11 Стадия ТП-3.
Осаждение дрожжевой РНК в изоэлектрической точке, отделение осадка.
Химический реактор для проведения реакции осаждения бесклеточного экстракта белковых веществ 1 Нержавеющая сталь марки Х18Н9Т Металлический аппарат, снабженный мешалкой. Вместимость 2,8 л. 12 Аппарат снабжен:
Мешалкой пропеллерной 1 Стекло или ержавеющая сталь марки Х18Н9Т Цельная или цельнометаллическая конструкция 13 Перемешивающим устройством 1 - Электродвигатель с регулируемым числом оборотов, мощность не менее 40 Вт, снабжен патроном для зажима вала мешалки Таблица 2(Продолжение). 1 2 3 4 5 14 Сборник промежуточный для хранения сырого осадка РНК 1 Стекло Колба Эрленмейера одногорловая с притёртой крышкой, вместимость 500 мл, ГОСТ 25336-82Е 15 Сборник промежуточный для хранения кислого супернантанта 1 Стекло Колба Эрленмейера одногорловая с притёртой крышкой, вместимость 2,8 л, ГОСТ 25336-82Е 16 Стадия ВР-3.2. Приготовление 40%-ного водного раствора гидроксида натрия. Сборник промежуточный для приготовления 40%-ного водного раствора гидроксида натрия 1 Стекло Колба Эрленмейера одногорловая с притёртой крышкой, вместимость 2 л, ГОСТ 25336-82Е 17 Стадия ТП-4. Обезвоживание сырого осадка РНК.
Центрифуга 1 - Центрифуга марки Т 52.1 пр-ва ФРГ с фактором разделения не ниже 2750 18 Сборник промежуточный для хранения обезвоженного осадка РНК 1 Стекло Колба Эрленмейера одногорловая с притёртой крышкой, вместимость 250 мл 19 Сборник промежуточный для хранения водно-спиртового раствора, содержащего этанол 1 Стекло Колба Эрленмейера одногорловая с притёртой крышкой, вместимость 2 л 20 Стадия ВР-4.3. Приготовление 96%-ного р-ра этанола. Сборник промежуточный для хранения этанола 1 Стекло Колба Эрленмейера одногорловая с притёртой крышкой, вместимость 2 л 21 Стадия ТП-5. Сушка сырого осадка РНК. Сушка происходит на воздухе 22 Сборник промежуточный для хранения препарата РНК-азы 1 Стекло Колба Эрленмейера одногорловая с притёртой крышкой, вместимость 125 мл Раздел 5. Изложение технологического процесс.
Материальный баланс стадий.
Стадия ТП-1.
Кислотная экстракция белка из биомассы клеток. Целью проведения стадии является полное извлечение нуклеиновых кислот из биомассы дрожжей (БВК) в водный экстрагент. Обработка клеток производится при оптимальных температуре (90°С), рН среды (1,7) и времени экстракции (24 часа), обеспечивающих 90-95%-ную экстракцию. По завершении стадии получают суспензию клеток дрожжей, которую перерабатывают на последующих стадиях. Материальный баланс стадии ТП-1.
Таблица 3. 1. Израсходовано на стадии: Наименование исходных продуктов, промежуточных продуктов Содержа-ние ОВ, % Загружено (получено) По массе, кг По объёму, л технической В 100%-ном исчислении ОВ -Осадок денуклеинезированных дрожжей -СВ -белок -Вода технологическая -Серная кислота, r=1,36 г/мл 25 8,18 100 98 1005 2199,208 112,56 251,25 82,21 2199,208 110,31 773,07 2199,208 82,76 Итого: 3316,76 3055,04 2. Получено на стадии: -Суспензия депротеинезированных дрожжей 3250,42 2993,94 Всего: 3250,42 2993,94 Потери: 2%. Время проведения стадии ТП-1 – 24 часа. Стадия ТП-2.
Отделение белкового экстракта центрифугированием. Целью проведения стадии является полное извлечение белковых веществ. Материальный баланс стадии ТП-2.
Таблица 4. 1. Израсходовано на стадии: Наименование исходных продуктов, промежуточных продуктов Содержа-ние ОВ, % Загружено (получено) По массе, кг По объёму, л технической В 100%-ном исчислении ОВ -Суспензия депроитеинезированных клеток -белок 3,51 3250,42 114,09 2993,94 Итого: 3250,42 2993,94 Таблица 4(Продолжение). 2. Получено на стадии: -Сырой осадок клеточных оболочек -СВ -белок -Бесклеточный экстракт белковых веществ -белок 20 3,84 3,34 1103,52 2049,39 220,70 42,38 68,45 1003,20 1863,08 Всего: 3152,91 2904,12 Потери: 3% Время проведения стадии ТП-2 – 0,3 часа. Стадия ТП-3.
Осаждение дрожжевой РНК в ИЭТ, отделение осадка. Материальный баланс стадии ТП-3.
Таблица 5. 1. Израсходовано на стадии: Наименование исходных продуктов, промежуточных продуктов Содержа-ние ОВ, % Загружено (получено) По массе, кг По объёму, л технической В 100%-ном исчислении ОВ -Бесклеточный экстракт белковых веществ -белок -Гидроксид натрия, r=1,2 г/мл 3,34 40 2049,39 21,038 68,45 8,42 1863,08 17,53 Итого: 2070,43 1880,61 2. Получено на стадии: -Сырой осадок РНК -белок -Надосадочная жидкость -белок 17 1,54 299,21 1729,81 50,86 26,64 296,25 1546,74 Всего: 2029,02 1842,99 Потери: 2%. Время проведения стадии ТП-3 – 24 часа. Стадия ТП-4.
Обезвоживание сырого осадка РНК. Материальный баланс стадии ТП-4.
Таблица 6. 1. Израсходовано на стадии: Наименование исходных продуктов, промежуточных продуктов Содержа-ние ОВ, % Загружено (получено) По массе, кг По объёму, л технической В 100%-ном исчислении ОВ -Сырой осадок РНК -белок -Спирт этиловый, r=0,8 г/мл 17 96 299,21 366,49 50,86 351,83 296,25 458,11 Итого: 665,70 754,36 2. Получено на стадии: -Обезвоженный осадок РНК -белок -Водно-спиртовой раствор 45 104,72 547,67 47,13 322,16 101,66 637,61 Всего: 652,39 739,27 Потери: 2%. Время проведения стадии ТП-4 – 6 часов. Стадия ТП-5.
Сушка сырого осадка РНК. Материальный баланс стадии ТП-5.
Таблица 7. 1. Израсходовано на стадии: Наименование исходных продуктов, промежуточных продуктов Содержа-ние ОВ, % Загружено (получено) По массе, кг По объёму, л технической В 100%-ном исчислении ОВ -Обезвоженный осадок РНК -белок 45 104,72 47,13 101,66 Итого: 104,72 101,66 2. Получено на стадии: -Препарат РНК-азы -белок -испареная влага 85 79 53,6 49,03 45,56 38,73 48,73 50,90 Всего: 102,63 99,63 Потери: 2%. Время проведения стадии ТП-4 – 8 часов. Раздел 6. Отходы процесса получения препарата дрожжевой РНК, их использование и обезвреживание.
Все жидкие и твёрдые отходы, образующиеся при получении дрожжевой РНК, подлежат утилизации либо на стадии биосинтеза дрожжей, либо на стадиях комплексной переработки. К числу примесей в кислотном гидролизате, требующих обязательного удаления, относятся анионы гидролизующего агента (сульфат-ионы серной кислоты), окрашенные соединения или пигменты (продукты конденсации аммиачного азота с углеводами), гемозы, свободные амины и аммиак. Для удаления аниона минеральной кислоты применяют стадии образования соли малорастворимого соединения, легко отделяемую в дальнейшем фильтрованием. В качестве осаждаемого агента выбирают гидроксид кальция. Осадок гипса удаляется промывкой осадка дистиллированной водой. Значительное количество этанола, расходуемое на обезвоживание осадка РНК должно быть сокращено за счёт включения в технологический процесс стадии регенерации отработанного спирта. Регенерация этанола.
Целью проведения стадии переработки водно-спиртового раствора является улучшение технико-экономических показателей разрабатываемой технологии и улучшение экологической обстановки в регионе будущего предприятия. Регенерированный спирт должен представлять собой прозрачную неокрашенную жидкость, иметь плотность 0,80 г/мл и содержать основного вещества не менее 95% мас. Схема процесса получения регенерированного спирта предусматривает его выделение из водно-органического раствора путём традиционной дистилляции двух взаиморастворимых жидкостей, имеющих азеотроп при 96% об. этанола в среде. При этом, как более летучая жидкость, спирт переходит в дистиллят, а менее летучая – вода – остаётся в кубе вместе с другими нелетучими примесями. Помимо отхода водно-спиртового раствора, перерабатываемого на стадиях технологического процесса получения дрожжевой РНК предусматривается переработка других отходов, в частности, на стадиях биосинтеза кормовых дрожжей. К ним относятся прежде всего нейтрализованные водно-солевые стоки, образующиеся при получении дрожжевой РНК, а также денуклеинизированная биомасса дрожжей. При этом последняя может перерабатываться по разным технологиям с получением продуктов кормового, пищевого и медицинского назначения. Нейтрализация водно-солевого раствора.
Цель стадии – провести нейтрализацию стоков, образующихся при получении дрожжевой РНК и получить водно-солевой раствор, пригодный для использования на стадиях биосинтеза кормовых дрожжей. Нейтрализованный водно-солевой раствор содержит низкомолекулярные продукты дрожжевого экстракта, а также фосфаты, хлорид и сульфаты аммония. Твёрдые остатки могут являться сырьём для производства кормового продукта 1-ой группы качества или перерабатываться с получением соединений белковой природы. Раздел 7. Техника безопасности, пожарная безопасность и санитария.
При проведении всех технологических операций по получению белковой РНК в одном цехе, производство должно быть отнесено к IV-ой группе по санитарной классификации (токсичности) и к группе “А” по пожарной безопасности. Последнее обусловлено использованием ЛВЖ (этанола). Всё применяемое электрооборудование должно быть выполнено во взрыво- и искро-безопасном исполнении. Для предупреждения накопления опасных потенциалов статического электричества все металлические и токопроводящие конструкции, аппараты, вспомогательные механизмы должны быть заземлены строго в соответствии с правилами и требованиями по их эксплуатации. Перечень наиболее опасных мест на стадиях технологического процесса получения препарата РНК-азы.
Таблица 8. Наименование мест особой опасности Возможная опасность Важнейшие меры предосторожности 1. Все виды электрооборудования, используемые на отдельных стадиях и во всём прцессе в целом. Поражение электрическим током. Еженедельная проверка наличия заземления у каждого вида электрооборудования. 2. На стадии ТП-1. Приготовление конц. серной кислоты для подкисления. Химический ожог при попадании конц. серной кислоты на открытые участки кожных покровов и в глаза. Строгое соблюдение правил ТБ при работе с агрессивными веществами и жидкостями, знание мер по оказанию мед. помощи. 3. На стадии ТП-3. Приготовление водного раствора гидроксида натрия. Химический ожог при попадании на открытые участки кожных покровов и в глаза. Строгое соблюдение правил ТБ при работе с агрессивными веществами и жидкостями, знание мер по оказанию мед. помощи. 4. На стадии ТП-4. Обезвоживание осадка этанолом. Химический ожог при попадании спирта в глаза, токсичность паров, возгорание этанола. Строгое соблюдение правил ТБ при работе с ЛВЖ, знание мер по оказанию первой мед. помощи. Все виды работ проводить под тягой. Наличие средств пожаротушеняю Список использованной литературы.
1. Быков В.А. Проблемы и перспективы промышленной биотехнологии. //Биотехнология. –1987. - №6 – С. 692-700. 2. Быков В.А., Манаков М.И. и др. Производство белковых веществ. //Биотехнология. –1987. - №5. 3. Грачёва И.М. и др. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и жиров. – М. 1980. 4. Бортников И.И., Босенко А.М. Машины и аппараты микробиологических производств. – Минск. 1982. 5. Разработка малоотходной технологии получения и переработки микробной биомассы. //Отчёт по научно-исследовательской работе. – Москва. 1992. 6. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. //Справочное пособие под рук. Комарского Б.Д. – Ленинград. 1976.
|