Министерство Высшего и Среднего Специального Образования
Российской Федерации
РХТУ имени Д. И. Менделеева
Кафедра Приомышленной Биотехнологии
Курсовая работа
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.
|
|
|
На регенерацию
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 <
br /> 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.
7. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты //Пособие по проектированию. – М. 1991.