| 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.
| ВР-1.1. Концентрированная серная кислота
|
|
|
 
| ТП-5. Сушка сырого осадка РНК и упаковка готового продукта
|
|
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
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.
|
