Реферат: Получение препарата РНК-азы из автолизных дрожжей. Мощность производства 80,3 кг (год (Курсовая)

                                МинистерствоВысшего и Среднего Специального Образования

 Российской Федерации

                                                  РХТУ имени Д. И. Менделеева

                                                 Кафедра Приомышленной Биотехнологии

                                                                          Курсовая работа

по технологическому проектированию

Тема: “Получениепрепарата РНК-азы из автолизных дрожжей”

Мощностьпроизводства 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

                                     Раздел1.  Характеристика

                                                      изготовляемого препарата.                           4

                                     Раздел2.  Характеристика исходного сырья,

                                                       химикатов.                                                5

                                       Раздел 3.  Технологическая схема получения

                                                            белковой фракциииз автолизных

 дрожжей.                                                          6

                                       Раздел 4.  Аппаратурно-технологическая

                                                             схемаполучения препарата РНК-азы

                                                                изавтолизных дрожжей,

                                                                 спецификацияоборудования,

                                                                 контрольно-измерительных

   приборов.                                                     10

                                     Раздел5.  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

                                        Списоклитературы.                                                            18                                                                               

                                       

Введение

Раздел 1.

Характеристика изготовляемого препарата.

Раздел 2.

Характеристика исходного сырья, химикатов.

 

Переченьисходного сырья, химикатов, применяемых для получения РНК из биомассы нативныхпарафинутилизирующих дрожжей Candida maltosa ВСБ-899 промышленногоштамма кормовых дрожжей. Требования к их качеству.

Таблица1.

№

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 изавтолизных дрожжей.

 

Технологическаясхема получения белковой фракции из автолизных дрожжей предусматриваетпроведение следующих основных стадий:

ТП-1.  Кислотнаяэкстракция 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 надосадочнойжидкости.

ТП-4. Обезвоживание сырого осадка РНК из дрожжей.

ТП-4.1. Обезвоживание и очистка сырого осадка дрожжевой РНК этанолом.

ТП-5.  Сушкасырого осадка РНК и упаковка готового продукта.

Кроме стадийтехнологического процесса (ТП), схема предусматривает проведение следующихвспомогательных работ (ВР):

ВР-1.1. Приготовление концентрированной серной кислоты. Используется 98%-ная сернаякислота. Применяется для коррекции рН среды экстрагента на стадии ТП-1.

ВР-3.2. Приготовление водного раствора гидроксида натрия. Используется 40%-ныйгидроксид натрия. Применяют для коррекции рН среды осадка на стадии ТП-3.

ВР-4.3. Приготовление 96%-ного этилового спирта.

Средиподготовительных операций (ПО) предусматривается стадия регенерации этанола изобразующегося на стадиях ТП-4 и ТП-5. Её введение позволяет снизить расходныйкоэффициент по этанолу.

/> /> /> /> />

ВР-1.1. Концентрированная серная кислота

  <td/>

Вода дистиллированная

 

                       

/> 

/>/>

/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> /> <td/> /> />  

                         

/>

ТП-5. Сушка сырого осадка РНК и упаковка готового продукта

                                                                                                                                  Нарегенерацию/> /> /> /> /> /> /> <td/> /> />

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 экстракциябелка из биомассы клеток.

               

                Целью проведения стадииявляется полное извлечение нуклеиновых кислот из биомассы дрожжей (БВК) вводный экстрагент. Обработка клеток производится при оптимальных температуре(90°С),рН среды (1,7) и времени экстракции (24 часа), обеспечивающих 90-95%-нуюэкстракцию. По завершении стадии получают суспензию клеток дрожжей, которуюперерабатывают на последующих стадиях.

Материальныйбаланс 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 полноеизвлечение белковых веществ.

Материальныйбаланс стадии ТП-2.

Таблица4.

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

Таблица4(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.

Материальныйбаланс 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.

Материальныйбаланс 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.

Материальныйбаланс 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 проведениястадии ТП-4 – 8 часов.

 

Раздел 6.  Отходы процесса получения препаратадрожжевой РНК, их использование и обезвреживание.

 

                Всежидкие и твёрдые отходы, образующиеся при получении дрожжевой РНК, подлежатутилизации либо на стадии биосинтеза дрожжей, либо на стадиях комплекснойпереработки.

                Кчислу примесей в кислотном гидролизате, требующих обязательного удаления,относятся анионы гидролизующего агента (сульфат-ионы серной кислоты),окрашенные соединения или пигменты (продукты конденсации аммиачного азота суглеводами), гемозы, свободные амины и аммиак. Для удаления аниона минеральнойкислоты применяют стадии образования соли малорастворимого соединения, легкоотделяемую в дальнейшем фильтрованием. В качестве осаждаемого агента  выбираютгидроксид кальция. Осадок гипса удаляется промывкой осадка дистиллированнойводой.

                Значительноеколичество этанола, расходуемое на обезвоживание осадка РНК должно бытьсокращено за счёт включения в технологический процесс стадии регенерацииотработанного спирта.

Регенерация этанола.

Целью проведения стадии переработки водно-спиртового раствораявляется улучшение технико-экономических показателей разрабатываемой технологиии улучшение экологической обстановки в регионе будущего предприятия.Регенерированный спирт должен представлять собой прозрачную неокрашеннуюжидкость, иметь плотность 0,80 г/мл и содержать основного вещества не менее 95%мас. Схема процесса получения регенерированного спирта предусматривает еговыделение из водно-органического раствора путём традиционной дистилляции двухвзаиморастворимых жидкостей, имеющих азеотроп при 96% об. этанола в среде. Приэтом, как более летучая жидкость, спирт переходит в дистиллят, а менее летучая– вода – остаётся в кубе вместе с другими нелетучими примесями. Помимо отходаводно-спиртового раствора, перерабатываемого на стадиях технологическогопроцесса получения дрожжевой РНК предусматривается переработка других отходов,в частности, на стадиях биосинтеза кормовых дрожжей. К ним относятся преждевсего нейтрализованные водно-солевые стоки, образующиеся при получениидрожжевой РНК, а также денуклеинизированная биомасса дрожжей. При этомпоследняя может перерабатываться по разным технологиям с получением продуктовкормового, пищевого и медицинского назначения.

Нейтрализация водно-солевого раствора.

Цель стадии – провести нейтрализацию стоков, образующихся приполучении дрожжевой РНК и получить водно-солевой раствор, пригодный дляиспользования на стадиях биосинтеза кормовых дрожжей. Нейтрализованныйводно-солевой раствор содержит низкомолекулярные продукты дрожжевого экстракта,а также фосфаты, хлорид и сульфаты аммония.

Твёрдые остатки могут являться сырьём для производства кормовогопродукта 1-ой группы качества или перерабатываться с получением соединенийбелковой природы.

Раздел 7.  Техника безопасности, пожарная безопасностьи санитария.

                Припроведении всех технологических операций по получению белковой РНК в одномцехе, производство должно быть отнесено к IV-ой группе по санитарнойклассификации (токсичности) и к группе “А” по пожарной безопасности. Последнее обусловлено использованием ЛВЖ(этанола).

                Всёприменяемое электрооборудование должно быть выполнено во взрыво- иискро-безопасном исполнении. Для предупреждения накопления опасных потенциаловстатического электричества все металлические и токопроводящие конструкции,аппараты, вспомогательные механизмы должны быть заземлены строго в соответствиис правилами и требованиями по их эксплуатации.

Перечень наиболее опасных мест настадиях технологического процесса получения препарата РНК-азы.

Таблица8.

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 иперспективы промышленной биотехнологии. //Биотехнология. –1987.     — №6 – С.692-700.

2.   Быков В.А., Манаков М.И. и др. Производствобелковых веществ.  //Биотехнология. –1987. — №5.

3.   Грачёва И.М. и др. Технология микробных белковыхпрепаратов, аминокислот и жиров. – М. 1980.

4.   Бортников И.И., Босенко А.М. Машины и аппаратымикробиологических производств. – Минск. 1982.

5.   Разработка малоотходной технологии получения ипереработки микробной биомассы.  //Отчёт по научно-исследовательской работе. –Москва. 1992.

6.   Автоматические приборы, регуляторы ивычислительные системы.  //Справочное пособие под рук. Комарского Б.Д. –Ленинград. 1976.

7.   Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты //Пособие по проектированию. – М. 1991.