thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm theo phương pháp bề mặt với năng suất 21 tấnngày

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -1- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
MỞ ĐẦU
Enzyme là chất xúc tác sinh học hoạt lực cao, phân tử lượng lớn từ 20.000
đến 1.000.000 dalton. Chúng có khả năng xúc tác đặc hiệu các phản ứng và đảm
bảo phản ứng xảy ra theo chiều hướng nhất định với tốc độ nhịp nhàng trong cơ
thể sống.
Enzyme không chỉ có vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát
triển trong cơ thể sinh vật mà còn được ứng dụng phổ biển trong các ngành công
nghiệp thực phẩm và các ngành công nghiệp khác như công nghiệp dệt, nhuộm,
sản xuất giấy và bột giấy, trong công nghiệp thuộc da, bột giặt và các chất tẩy
rửa, đặc biệt trong công nghiệp dược phẩm và y tế… Qua đó cho thấy enzyme có
vai trò quan trọng trong cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Cho đến nay, chế
phẩm enzyme đã trở thành mặt hàng có tính thương mại toàn cầu. Nhưng ở Việt
Nam công nghệ enzyme chưa phát triển và chưa có loại enzyme nào được sản
xuất theo quy mô công nghiệp. Vì vậy, yêu cầu phát triển ngành công nghiệp
enzyme là hết sức cần thiết.
Mặt khác, lượng bã thải trồng nấm hàng năm thải ra ngoài môi trường với
số lượng không ít và gây ra mùi hôi thối khó chịu, ô nhiễm môi trường cho cộng
đồng dân cư sống quanh khu vực. Bên cạnh đó, hàm lượng cellulose trong bã thải
nấm chiếm rất cao. Đây là ưu điểm lớn nhất được chú ý đến sử dụng làm thành
phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật sản xuất enzyme cellulase. Như vậy, giải
quyết được tình trạng ô nhiễm môi trường của các cơ sở sản xuất nấm trồng nói
riêng và các cơ sở dệt may nói chung đang đòi hỏi cấp thiết.
Xuất phát từ thực tế và lợi ích trên, chúng tôi chọn đề tài: “thiết kế nhà
máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm theo phương pháp bề mặt với
năng suất 21 tấn/ngày”.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -2- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
CHƯƠNG 1. LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

Enzyme – chất xúc tác sinh học có tính chất chọn lọc và đặc hiệu cao, quan
trọng trong các quá trình vận chuyển trao đổi chất trong sự sống của sinh vật.
Từ xưa con người đã biết sử dụng men để sản xuất ra một số sản phẩm thực
phẩm, tinh chế được men từ thóc nảy nầm hoặc một số loài vi sinh vật đặc biệt.
Ngày nay, enzyme giữ một vai trò quan trọng ở các ngành công nghiệp khác
nhau như: rượu, bia, nước giải khát lên men, các ngành chế biến thực phẩm khác.
Trong công nghiệp sản xuất rượu từ tinh bột, enzyme sản xuất từ nấm mốc
đã thay thế hoàn toàn enzyme của đại mạch nẩy mầm.
1.1. Sự cần thiết phải đầu tư
Enzyme celluase được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp, nông
nghiệp Nhưng lượng enzyme chiết từ tự nhiên không đủ để sử dụng và chi phí
đầu vào tương đối cao. Hơn nữa, hàng ngày các cơ sở sản xuất nấm ăn thải ra
môi trường tự nhiên một lượng lớn bã thải nấm nếu không được xử lý sẽ làm ô
nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân xung quanh. Vì
vậy, đầu tư cho xây dựng một nhà máy sản xuất chế phẩm enzyme cellulase là
cần thiết vì sẽ vừa cung cấp chế phẩm enzyme cho công nghiệp, vừa xử lý được
lượng chất thải của các cơ sở sản xuất nấm ăn.
1.2. Đặc điểm tự nhiên
Việc chọn thành phố Đà Nẵng làm địa diểm xây dựng nhà máy mang lại
cho chúng ta rất nhiều thuận lợi về mặt tự nhiên và giao thông. 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, còn Phía Đông là biển Đông rộng lớn.
Khí hậu Đà Nẵng chia ra làm hai mùa nắng và mưa. Mùa nắng từ tháng 1
đến tháng 8, mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, nhiệt độ trung bình khoảng 28
0
C,
hướng gió chủ yếu là Đông – Nam. Với điều kiện tự nhiên nêu trên việc xây
dựng nhà máy sản xuất enzyme cellulase nói là hoàn toàn có cơ sở. Hơn nữa, Đà
Nẵng cũng là nơi có nhiều nông trại trồng nấm ăn phát triển…

Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -3- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
1.3. Nguồn cung cấp nguyên liệu
Nguồn nguyên liệu là bã thải trồng nấm lấy từ một số cơ sở sản xuất điển
hình như: trại nấm ăn An Hải Đông ở Quận Sơn Trà – Thành Phố Đà Nẵng và
các vùng nông thôn lân cận như: Quảng Nam, Quảng Ngãi…
Tiềm năng trong tương lai các cơ sở trồng nấm ăn sẽ được đẩy mạnh phát
triển ở các vùng quanh khu vực thành phố Đà nẵng.
1.4. Hợp tác hoá
Nhà máy sản xuất enzyme được đặt ngay Quận Sơn Trà – Thành phố Đà
Nẵng nên quá trình hợp tác hoá, liên hợp hóa được tiến hành chặt chẽ. Do đó ,
việc sử dụng những công trình chung như: điện, nước, giao thông… được tiến
hành thuận lợi và giảm bớt chi phí đầu tư cho xây dựng.
1.5. Nguồn cung cấp điện
Nguồn cung cấp điện cho nhà máy lấy từ mạng điện lưới quốc gia, nhờ trạm
biến áp 110KV có dòng điện tiêu thụ với điện áp 220/380V. Để đề phòng mất
điện nhà máy có thể lắp đặt thêm máy phát điện dự phòng.
1.6. Nguồn cung cấp hơi
Hơi nước được dùng để tiệt trùng thiết bị, môi trường… sẽ do nhà máy tự
cung cấp. Do đó, cần có lò hơi riêng, áp suất của hơi dùng là 3 atm nhiên liệu chủ
yếu là dầu FO dùng đốt nóng lò hơi của nhà máy.
Tác nhân làm lạnh là NH
3
, dầu bôi trơn… nhập từ bên ngoài.
1.7. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước thải
Nước là nhu cầu không thể thiếu trong quá trình sản xuất, nguồn nước cung
cấp cho nhà máy được lấy từ công ty cấp nước Đà Nẵng. Để chủ động nguồn
nước nhà máy có thể tự xây dựng thêm các bể chứa nước.

Toàn bộ nước thải của nhà máy có chỉ số COD, BOD thấp nên cần phải xử
lý đạt yêu cầu rồi sau đó chuyển ra nguồn nước thải của thành phố.
1.8. Năng suất của phân xưởng
Năng suất enzyme thô đạt 21000 kg sản phẩm/năm.
Tỷ lệ chế phẩm cho dây chuyền sản xuất enzyme thô là 40%.
Tỷ lệ chế phẩm cho dây chuyền sản xuất enzyme kỹ thuật là 60%.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -4- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
1.9. Giao thông và nguồn lao động
Việc xuất, nhập nguyên vật liệu, trang thiết bị, bao bì, sản phẩm thì giao
thông đóng vai trò hết sức quan trọng. Những năm gần đây Thành Phố Đà Nẵng
liên tục nâng cấp cơ sở hạ tầng, mạng lưới giao thông đô thị nên tạo điều kiện rất
thuận tiện .
Nguồn lao động là những người am hiểu về vi sinh vật cũng như về enzyme
chủ yếu là kỹ sư tốt nghiệp nghành công nghệ sinh học từ các trường đại học và
cao đẳng.

Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -5- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ ENZYME CELLULASE
VÀ NGUYÊN LIỆU
2.1. Tổng quan về enzyme cellulase [13]
2.1.1. Định nghĩa về emzyme cellulase
Enzyme Cellulase là một phức hệ enzyme có tác dụng thuỷ phân cellulose
thông qua việc thuỷ phân liên kết 1,4-β-glucoside trong cellulose tạo ra sản phẩm
glucose cung cấp cho công nghiệp lên men. Nguồn thu enzyme cellulase lớn nhất

hiện nay là vi sinh vật.
2.1.2. Phân loại
Cellulase là hệ enzyme đa cấu tử gồm: endo-β-1- 4 glucanase, exoglucanase
và β- glucosidase. Theo những hiểu biết hiện nay thì quá trình phân huỷ cellulose
nhờ enzyme được thực hiện nhờ phức hệ cellulase, bao gồm các enzyme C
1
, C
x
và β-glucosidase
Enzyme C1 có tính chất không đặc hiệu. Dưới tác dụng của C
1
, các loại
cellulose bị hấp thụ nước, trương lên và chuẩn bị cho sự tác động của các
enzyme khác. Nếu tách riêng C
1
cho hoạt động độc lập thì tác dụng này lại không
thấy rõ ràng. Vì vậy người ta cho rằng C
1
chỉ là một yếu tố (factor), không phải là
enzyme.
C
x
còn gọi là enzyme β-1,4 glucanase, thuỷ phân các cellulose ngậm nước
bởi C
1
nói trên (polyanhydroglucoza hydrat hoá) thành cellulose. Chữ x có nghĩa
là enzyme gồm nhiều thành phần khác nhau và người ta thường chia làm 2 loại
chính là: exo-β-1,4 glucanase và endo-β-1,4 glucanase.
+ Exo-β-1,4 glucanase xúc tác việc tách liên tiếp các đơn vị glucose từ
đầu không khử (non-reducing end) của chuỗi cellulose.

+ Endo-β-1,4 glucanase phân cắt liên kết β-1,4 glucozit ở bất kỳ vị trí nào
của chuỗi cellulose. Enzyme này hoạt động tốt nhất ở pH = 5,5, và nhiệt độ 55
0
C,
bền ở 30 – 45
0
C. Hoạt tính cao ở pH =6. Các dung môi hữu cơ ít ảnh hưởng tới
enzym này trừ n- butanol. Các ion kim loại và EDTA nồng độ 4-14 n.M đều làm
giảm hoạt tính enzym.
Các tác giả (Ogawa và Toyama, 1967) cho rằng còn có một enzyme trung
gian là C
2
(giữa C
1
và C
x
). Enzyme này trước hết tác động vào cellulose đã bị làm
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -6- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
trương nước bởi C
1
rồi thuỷ phân thành các dextrin cellulose hoà tan. Sau đó C
x
sẽ tiếp tục thuỷ phân các cellodextrin này thành cellobiose.
- β-glucosidase là enzyme rất đặc hiệu, thuỷ phân cellulose thành cellohexose (D-
glucose) mã số enzyme này là: 3.2.1.21 EC
2.1.3. Cơ chế thuỷ phân cellulose của enzyme cellulase
Hình 2.1. Cơ chế thuỷ phân cellulose của enzyme cellulase

Endocellulase: xúc tác quá trình cắt liên kết α-1,4- glucoside trong
cellulose, lignin và α-Dglucan một cách ngẫu nhiên. Sản phẩm của quá trình
phân giải là các cellulose phân tử nhỏ, cellobiose và glucose.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -7- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
Exocellulase: cắt 2 hoặc 4 đơn vị glucose từ đầu không khử của chuỗi
cellulose tạo thành các cellobiose (disaccharide) và một số cellotetrose.
Cellobiase: hân giải cellobiose (disaccharide) và cellotetrose thành glucose.
2.1.4. Ứng dụng của enzyme cellulase [16]
2.1.4.1. Enzyme cellulase với công nghiệp thực phẩm
Cellulase là thành phần cơ bản của tế bào thực vật, vì vậy nó có mặt trong
mọi loại rau quả cũng như trong các nguyên liệu, phế liệu của các ngành trồng trọt
và lâm nghiệp. Nhưng người và động vật không có khả năng phân giải cellulose.
Nó chỉ có giá trị làm tăng tiêu hóa, nhưng với lượng lớn nó trở nên vô ích hay cản
trở tiêu hóa. Chế phẩm cellulase thường dùng để:
Tăng chất lượng thực phẩm và thức ăn gia súc.
Tăng hiệu suất trích ly các chất từ nguyên liệu thực vật.
Ứng dụng đầu tiên của cellulase đối với chế biến thực phẩm là dùng nó để
tăng độ hấp thu, nâng cao phẩm chất về vị và làm mềm nhiều loại thực phẩm
thực vật. Đặc biệt là đối với thức ăn cho trẻ con và nói chung chất lượng thực
phẩm được tăng lên.
Một số nước đã dùng cellulase để xử lý các loại rau quả như bắp cải, hành,
cà rốt, khoai tây, táo và lương thực như gạo. Người ta còn xử lý cả chè, các loại
tảo biển…
Trong sản xuất bia, dưới tác dụng của cellulase hay phức hệ citase trong đó
có cellulase, thành tế bào của hạt đại mạch bị phá hủy tạo điều kiện tốt cho tác
động của protease và đường hóa.
Trong sản xuất agar-agar, tác dụng của chế phẩm cellulase sẽ làm tăng chất

lượng agar-agar hơn so với phương pháp dùng acid để phá vở thành tế bào. Đặt
biệt là việc sử dụng chế phẩm cellulase để tận thu các phế liệu thực vật đem thủy
phân, dùng làm thức ăn gia súc và công nghệ lên men. Những ứng dụng của
cellulase trong công nghiệp thực phẩm đã có kết quả rất tốt. Tuy nhiên hạn chế
lớn nhất là rất khó thu được chế phẩm có cellulase hoạt độ cao.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -8- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
2.1.4.2. Trong công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy
Trong công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy, bổ sung các loại enzyme trong
khâu nghiền bột, tẩy trắng có vai trò rất quan trọng. Nguyên liệu ban đầu chứa
hàm lượng cao các chất khó tan như lignin và một phần hemicellulose, nên trong
quá trình nghiền để tách riêng các sợi gỗ thành bột mịn gặp nhiều khó khăn.
Trong công đoạn nghiền bột giấy, bổ sung endoglucanase sẽ làm thay đổi nhẹ
cấu hình của sợi cellulose, tăng khả năng nghiền và tiết kiệm khoảng 20% năng
lượng cho quá trình nghiền cơ học. Trước khi nghiền hóa học, gỗ được xử lý với
endoglucanase và hỗn hợp các enzyme hemicellulase, pectinase sẽ làm tăng khả
năng khuếch tán hóa chất vào phía trong gỗ và hiệu quả khử lignin.
Trong công nghệ tái chế giấy, các loại giấy thải cần được tẩy mực trước khi
sản xuất các loại giấy in, giấy viết. Endoglucanase và hemicellulase đã được
dùng để tẩy trắng mực in trên giấy.
2.1.4.3. Trong công nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi
Trong chăn nuôi (với động vật ăn cỏ) nếu thức ăn có trộn thêm cellulose sẽ
tăng sự tiêu hóa hấp thụ thức ăn cho động vật - đặc biệt động vật còn non, do đó
sẽ giảm chi phí thức ăn cho động vật và chúng sẽ tăng trọng nhanh hơn. Việc ứng
dụng phức hệ cellulase trong phân giải các nguồn thức ăn giàu cellulose như
rơm, rạ, bã mía, bã khoai, bã sắn đã và đang được triển khai ở nhiều nước, trong
mọi lĩnh vực như sản xuất protein đơn bào làm thức ăn cho gia súc. Trong lĩnh
vực này, nấm sợi thường được sử dụng lên men các nguồn phế thải giàu cellulose

tạo ra sinh khối protein chứa hàm lượng các amino acid cân đối, các vitamin và
tạo hương thơm có lợi cho tiêu hóa của vật nuôi .
2.1.4.4. Trong công nghiệp sản xuất dung môi hữu cơ
Trong giai đoạn đường hóa của quá trình sản xuất ethanol, amylase là thành
phần chính trong quá trình thủy phân tinh bột. Tuy nhiên, bổ sung một số enzyme
phá hủy thành tế bào như cellulase, hemicellulase có vai trò quan trọng, giúp
tăng lượng đường tạo ra và đẩy nhanh tốc độ tiếp xúc của tinh bột với amylase,
dẫn tới hiệu suất thu hồi rượu tăng lên 1,5%.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -9- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
2.1.4.5. Trong công nghệ xử lý rác thải và sản xuất phân bón vi sinh
Rác thải là nguồn chính gây nên ô nhiễm môi trường dẫn tới mất cân bằng sinh
thái và phá hủy môi trường sống, đe dọa tới sức khỏe và cuộc sống con người.
Thành phần hữu cơ chính trong rác thải là cellulose, nên việc sử dụng công nghệ vi
sinh trong xử lý rác thải cải thiện môi trường rất có hiệu quả. Enzyme này có khả
năng thủy phân chất thải chứa cellulose, chuyển hoá các hợp chất kiểu
lignocellulose và cellulose trong rác thải tạo nên nguồn năng lượng thông qua các
sản phẩm đường, ethanol, khí sinh học hay các các sản phẩm giàu năng lượng khác.
Ngoài việc bổ sung trực tiếp vi sinh vật vào bể ủ để xử lý rác thải thì việc
tạo ra các chế phẩm vi sinh có chứa các vi sinh vật sinh ra cellulase đã được
nghiên cứu và sản xuất. Phức hệ cellulase được sử dụng để xử lý nguồn nước thải
do các nhà máy giấy thải ra. Nguyên liệu làm giấy là gỗ (sinh khối của thực vật
bậc cao). Sinh khối này chứa rất nhiều loại polysaccharide, trong đó các
polysaccharide quan trọng quyết định tới chất lượng, số lượng giấy là cellulose.
Vì vậy, nước thải của các nhà máy giấy, các cơ sở chế biến gỗ, các xưởng mộc
khi bổ sung các chế phẩm chứa phức hệ cellulase đem lại hiệu quả cao.
2.1.5. Tình hình sản xuất enzyme cellulase ở Việt Nam và trên thế giới [6]
2.1.5.1. Tình hình sản xuất enzyme cellulase ở Việt Nam

Ở Việt Nam chưa có một chế phẩm enzyme cellulase nào được sản xuất chủ
động từ những nguồn nguyên liệu trong nước. Việc sản xuất chỉ mới dừng lại ở
việc nghiên cứu nên nhu cầu enzyme chủ yếu là nhập khẩu từ nước ngoài.
Năm 1999, Nguyễn Đức Lượng và cộng sự đã nghiên cứu khả năng sinh
tổng hợp cellulase từ Astinomyces griseus.
Năm 1999, Lý Kim Bảng và cộng sự đã xây dựng quy trình công nghệ sản
xuất chế phẩm Micromix 3 để bổ sung vào bể ủ rác thải.
Năm 2003, Hoàng Quốc Khánh và cộng sự đã nghiên cứu khả năng sinh
tổng hợp và đặc điểm cellulase từ chủng Aspergillus niger.
2.1.5.2. Tình hình sản xuất enzyme cellulase trên thế giới.
Enzyme cellulase kỹ thuật chủ yếu được thu nhận từ Tr. reesei và Asp.
Niger và gần đây là từ các chủng vi khuẩn.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -10- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
Ở Nhật Bản, theo Yamada (1977), có khoảng 48 tấn cellulase được sản xuất
từ Tr. Viride và Asp. Niger.
Ở Mỹ, phòng thí nghiệm của quân đội Mỹ và trường đại học Rusgers đầu
tiên sử dụng chủng T.viride hoang dại để sản xuất cellulase sau đó gây đột biến
và chọn lọc được biến chủng QM 9414 có khả năng sinh tổng hợp cellulase cao.
Ở Pháp, hãng Lyven sản xuất cellulase từ Tr. Reesei và Asp. Niger sử dụng
trong công nghệ thực phẩm.
Ở Canada, hãng Logene sản xuất cellulase sử dụng trong thức ăn gia súc,
công nghiệp giấy, sản xuất ethanol.
Ở Nhật Bản, hãng Nagada, Amano… hằng năm đã sản xuất đến 8000 tấn
enzyme các loại để dùng trong nông nghiệp.
2.2. Tổng quan hệ vi sinh vật phân giải cellulose
2.2.1. Vi khuẩn
Một số loài vi khuẩn tiêu biểu có khả năng phân huỷ cellulose trong điều

kiện hiếu khí: Acetobacter xilinum, Bacilluus subtilis, Trichoderma…[3]
Ngoài ra, ở một số vi khuẩn có enzyme oxy hóa khử và enzyme phân hủy
protein cũng tham gia vào quá trình trên.
2.2.2. Niêm vi khuẩn [3]
Niêm vi khuẩn phân huỷ cellulose chủ yếu được tìm thấy trong các giống
Cytophaga, Sporocytophaga và Soran-gium tồn tại trong các loại đất ít acid,
trung tính và ít kiềm.
Trên bề mặt các vật liệu chứa cellulose, niêm vi khuẩn phát triển trong dạng
thể nhầy không có hình dạng xác định, lan rộng, màu vàng, da cam, hoặc đỏ. Tế
bào của niêm vi khuẩn bám sát vào sợi cellulose và chỉ thuỷ phân khi bám sát
vào chúng, khuẩn lạc của niêm vi khuẩn được tạo thành trên các môi trường
thạch.
Niêm vi khuẩn có thể sử dụng nguồn carbon không chỉ cellulose mà còn cả
các nguồn hydrat carbon khác như tinh bột chẳng hạn. Tuy nhiên, các loài của
giống Cytophaga và Sporocytophaga ưa thích cellulose hơn cả.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -11- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
Nitrat là nguồn nitrogen tốt đối với niêm vi khuẩn. Niêm vi khuẩn nhận
được năng lượng khi oxy hoá các sản phẩm của sự phân giải cellulose thành CO
2
và H
2
O.
2.2.3. Xạ khuẩn [1]
Xạ khuẩn tham gia tích cực vào các quá trình chuyển hoá nhiều hợp chất
hữu cơ trong tự nhiên. Ngoài ra, chúng còn có khả năng sinh ra hàng loạt các hợp
chất hữu cơ có giá trị như vitamin nhóm B, các acid hữu cơ, các loại enzyme như
cellulase, các hợp chất kháng sinh tiêu diệt vi khuẩn và nấm gây hại…

Theo Waksman (1961) xạ khuẩn được chia thành ba nhóm.
+ Nhóm A: thuộc loại nhóm albo-fravus và nhóm fradii-asteroides.
+ Nhóm B: thuộc các loài Act. diastaticus, Act. lipmanii.
+ Nhóm C: gồm các loài thuộc nhóm albo-lateus.
Theo Krasilnikov (1949) thì các loài xạ khuẩn xếp hạng theo mức độ phân
giải từ mạnh xuống yếu như sau.
+ Loài 1: Act. aureus, Act. cellulosae, Act. verne, Act. glaucus, Act.
candidus, Act. diaslaticus, Act. chroleucus, Act. Chromogenes
+ Loài 2: Act. hydroscopicus, Act. griseoflavus, Act. loidensis, Act. viridans,
Act. griseolus.
+ Loài 3: Act. themofuscus, Act. xanthostromus.
+ Loài 4: Act. flavochromogenes, Act. bovis, Act. sampsonii.
2.2.4. Nấm mốc
Đối tượng chủ yếu trong các nghiên cứu về cellulase hiện nay thường là
nấm mốc. Rất nhiều loài nấm đã tổng hợp cellulase có hoạt tính khá cao trong đó
đáng kể là một số chủng loại sau
• Asp. Flavus; Asp. Niger; Asp. Oryzae; Asp. Terreus; Asp. Amstelodamy.
• Chaetomium globosum; chae. Fumicolum…
• Mucor pusillus
• Penicillium notatum; Pen. Variabite; Pen. Pusillum….
• Tricoderma koningi; Tr-lignorum; Tr. Viride.
• Sporotrichum pruinosum
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -12- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
• Myro thecium verrucaris
• Chrysosporium lignorum…
 Một số đặc điểm của nấm Trichoderma viride [12]
Trichoderma là một loài nấm bất toàn, sinh sản vô tính bằng đính bào tử

khuẩn ty.
Khuẩn ty của vi nấm không màu, cuống sinh bào tử phân nhánh nhiều, bào
tử có vách ngăn và thường có màu xanh dạng hình trứng, tròn, elip hoặc oval tùy
theo từng loài.
Khuẩn lạc nấm có màu trắng hoặc từ lục trắng đến lục vàng, vàng xanh, lục
xỉn đến lục đậm. Các chủng Trichoderma có tốc độ phát triển nhanh đường kính
khuẩn lạc từ 2-9 cm sau 4 ngày nuôi cấy ở 30
0
C.
Có khả năng sử dụng nguồn hỗn hợp carbon và nitrogen thường ở dạng
Monosaceharides và Disaccharides, cùng với hỗn hợp Polysaccgarides, puriness,
pyrinidines… NH
3
là nguồn đạm cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển trong
quá trình nuôi trồng Trichodema.
Muối, các nguồn sulfur và các hỗn hợp như vitamin cũng có ảnh hưởng lớn
đến khả năng sinh trưởng của Trichoderma. Ngược lại, muối sodium chloride
làm giảm sự sinh trưởng và phát triển của một số loài . Do đó, trong môi trường
nuôi trồng không được có mặt của muối này.
Phần lớn các loài Trichoderma dễ nảy mầm ở các môi trường tự nhiên và
nhân tạo dưới điều kiện tối sáng lẫn lộn và bào tử có thể xuất hiện trong điều
kiện sáng.
Là loại nấm chủ yếu kí sinh trong đất, các loại vi sinh vật khác và có khả
năng Thiết lập quần thể tại rễ cấy, nảy mần trong đất
2.2.5. Thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật phân giải cellulose. [9]
2.2.5.1. Nguồn Cacbon
Chất cảm ứng là nguồn cacbon quan trọng nhất cho sự sinh tổng hợp
cellulase như: bã thải trồng nấm, vỏ sắn, rơm rạ, giấy lọc, CMC…
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -13- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
Đối với Trichoderma lignorum và Trichoderma koningi nuôi trên môi
trường có nguồn cacbon là giấy lọc hoạt tính enzyme cao nhất. Kết quả tương tự
khi nuôi Myrothecium verrucaria trên môi trường có giấy lọc và lõi ngô…
Đối với Stachybotrit atra nguồn cacbon tốt nhất để sinh tổng hợp cellulase
là tinh bột (1%).
Trong môi trường với nồng độ glucose rất ít có tác dụng kích thích vi sinh
vật phát triển tạo thành enzyme. Glycerin chỉ có tác dụng kích thích vi sinh vật
sinh trưởng và phát triển, không cảm ứng tổng hợp enzyme.
2.2.5.2. Nguồn Nitơ
Nguồn nitơ cung cấp cho sinh vật tổng hợp enzyme cellulase là nguồn nitơ
vô cơ và hữu cơ
Nguồn nitơ vô cơ: muối nitrat làm cho môi trường kiềm hóa tạo điều kiện
thuận lợi cho sự tạo thành cellulase. Nhưng đối với các giống của bộ nấm bông
(Hyphomycetates) nguồn nitơ tốt nhất lại là (NH
4
)
2
HPO
4
. Nhìn chung, các muối
amon ít tác dụng nâng cao hoạt lực enzyme, thậm chí còn ức chế quá trình tổng
hợp vì các muối này làm cho môi trường acid hóa. Điều này không những ức chế
trong quá trình sinh tổng hợp enzyme cellulase mà còn có thể làm mất hoạt tính
enzyme sau khi tạo thành.
Nguồn nitơ hữu cơ: dịch chiết cao ngô và cao nấm men có tác dụng nâng
cao hoạt lực cellulase của vi sinh vật, nhưng với cao ngô khả năng sinh tổng hợp
C
1

– và C
2
– cellulase cao hơn so với cao nấm men.
2.2.5.3. Nguồn khoáng chất
Những nguyên tố khoáng (Fe, Mn, Zn, B, Mo, Cu…) có ảnh hưởng rõ rệt
đến khả năng tổng hợp cellulase của vi sinh vật. Zn, Mn, Fe có tác dụng kích
thích tạo thành enzyme này ở nhiều chủng.
Nồng độ tối ưu của Zn 0,11–22 mg/l; sắt 2–10 mg/l; Mn 3,4–27,2 mg/l.
2.2.5.4. Chất kích thích sinh trưởng
Biotin và tiamin trong môi trường dinh dưỡng không có ảnh hưởng đến sinh
tổng hợp enzyme này.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -14- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
2.2.6. Phương pháp nuôi cấy bề mặt [9]
Nuôi cấy nấm mốc và một số vi khuẩn theo phương pháp bề mặt để sản
xuất enzyme thường dùng môi trường rắn, đôi khi dùng môi trường lỏng.
Môi trường rắn thường là các nguyên liệu tự nhiên: cám mì, cám gạo, ngô
mảnh, bột đậu tương… Môi trường lỏng thường là các dịch rỉ đường, dịch thủy
phân từ thóc mầm, nước bã rượu… có thêm muối khoáng. Môi trường lỏng ít
dùng để nuôi cấy nấm mốc theo phương pháp này.
 Ưu điểm
Nuôi bề mặt rất dễ thực hiện, quy trình công nghệ không phức tạp.
Lượng enzyme được tạo thành từ nuôi cấy bề mặt thường cao hơn rất nhiều
so với nuôi cấy chìm.
Chế phẩm enzyme thô sau khi thu nhận rất dễ sấy khô và bảo quản.
Nuôi cấy bề mặt không cần sử dụng nhiều thiết bị phức tạp, do đó việc vận
hành công nghệ cũng như đầu tư ban đầu vừa đơn giản vừa không tốn kém.
Trong trường hợp bị nhiễm vi sinh vật lạ rất dễ xử lý.

 Nhược điểm
Chỉ có thể nuôi cấy gián đoạn.
Tốn nhiều diện tích cho quá trình nuôi cấy.
2.2.7. Một số lưu ý trong sinh tổng hợp enzyme cellulase
Có ý kiến cho rằng cellulose là nguồn cơ chất thích hợp nhất đối với quá
trình sinh tổng hợp cellulase vì cellulose là “chất cảm ứng”. Do đó, nồng độ của
chúng trong môi trường sẽ ảnh hưởng lớn đến năng suất của quá trình nuôi cấy.
Cao nấm men, cao bắp, peptone có thể là chất tăng sinh tổng hợp cellulase
ở một số chủng vi sinh vật. Ngược lại, một số chất ức chế quá trình sinh tổng hợp
như: glucose, succcinat, citrate, các chất trung gian của chu trình kreb…
Ngoài ra, các nguyên tố vi lượng cũng cần thiết cho sự tổng hợp cellulase
như: Fe, Mn, Zn, Co… pH thích hợp 4,6 nhiệt độ là 28
÷
30
0
C. Đa số cellulase
chịu được nhiệt độ cao khoảng 90
÷
100
0
C trong vài phút ví dụ như enzyme
cellulase của Tr. Viride khi nâng lên 100
0
C/5 phút vẫn giữ được hoạt tính 96%.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -15- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
2.3. Tổng quan về bã thải nấm
2.3.1. Một số thành phần của bã thải trồng nấm [11]

Chủ yếu là bã thải trồng nấm sò và nấm rơm từ rơm rạ và mùn cưa.
2.3.1.1. Cellulose
Hàm lượng cellulose có trong rơm trước khi trồng nấm khá cao khoảng từ
52 – 54%, nhưng sau khi trồng thì hàm lượng cellulose giảm đi khoảng một nữa
và còn lại từ 27 – 27,5%. Vậy, qua quá trình trồng nấm lượng cellulose có trong
nguyên liệu ban đầu đã bị phân giải một phần khá lớn cho thấy trong quá trình
trồng nấm rơm, hệ enzyme của nấm rơm đã phân giải phần lớn lượng cellulose
có trong nguyên liệu và hàm lượng cellulose còn lại trong mùn cưa sau khi trồng
nấm xấp sỉ 50% tức là gần bằng hàm lượng cellulose có trong rơm trước khi
trồng nấm. Hàm lượng cellulose trong mùn cưa sau trồng nấm sò giảm đi không
đáng kể cho thấy hệ enzyme của nấm sò phân giải cellulose không tốt bằng hệ
enzyme của nấm rơm.
2.3.1.2. Lignin
Hàm lượng lignin trong rơm trước khi trồng nấm khá lớn với chiếm khoảng
38,4% khối lượng nguyên liệu. Lignin vốn là một thành phần khó phân hủy
thường gây ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật. Sau khi trồng nấm hàm
lượng lignin đã giảm xuống còn khoảng 9,59%. Sự giảm đi của lignin giúp cho
việc sử dụng bã thải rơm sau trồng nấm để ủ với vi sinh vật sản xuất enzyme.
2.3.1.3. Nitrat
Hàm lượng nitrat có trong bã sau trồng nấm cao hơn so với nguyên liệu
trước khi trồng nấm. Hàm lượng nitrat trong rơm và bã thải trồng nấm từ rơm
cao hơn so với trong mùn cưa và bã thải trồng nấm từ mùn cưa.
2.3.1.4. Đạm hòa tan
Hàm lượng đạm hòa tan có trong nguyên liệu trước khi trồng nấm khá cao.
Nhưng sau khi trồng lượng đạm hòa tan đã có giảm đi một phần nhỏ. Lượng đạm
hòa tan có trong bã thải trồng nấm từ rơm cao hơn so với trong bã thải trồng nấm
từ mùn cưa.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -16- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
2.3.1.5. Định lượng Đường khử
Hàm lượng đường khử còn lại trong bã thải rơm sau trồng nấm rơm và bã
thải mùn cưa sau trồng nấm sò rất thấp
Bảng 2.1. Một số thành phần của bã thải trồng nấm
thành phần
Bã thải trồng nấm từ
rơm
Bã thải trồng nấm từ
mùn cưa
Cellulose 27,25% ± 0,25 49,00% ± 0,5
Lignin 38,40% 9,59%
Hàm lượng Nitrat 19,970 ± 0,01 (mg/ml) 10,74 ± 0,44 (mg/ml)
Hàm lượng đạm hòa tan 10,065 ± 0,095 2,895 ± 0,105
2.3.2. Tình hình ô nhiễm do bã thải nấm [17]
Sự phát triển của nông nghiệp đặt ra nhiều vấn đề, đặc biệt là các phế phẩm,
phế liệu. Nguồn chất thải thường cũng khá lớn so với sản phẩm thu được. Trong
đó, nghề trồng nấm sau khi thu hoạch cũng thải ra nguồn bã thải lớn làm ô nhiễm
môi trường. Một số trường hợp lên men hiếu khí hoặc kỵ khí để tạo ra sản phẩm
cuối là chất mùn bón lại cho đất, nhưng quá trình này thường cần thời gian dài và
làm mất đi một lượng lớn năng lượng dưới dạng nhiệt năng. Nghiêm trọng hơn là
các khí thải, nước thải, mầm bệnh… còn làm ô nhiễm môi trường xung quanh.
Từ những hạn chế trên, thì việc tận dụng các phế liệu này sản xuất phân bón và
chế phẩm enzyme cellulase là nhằm hợp lý hoá nguồn nguyên liệu và giải quyết tình
trạng ô nhiễm môi trường do các chất thải nông nghiệp gây ra. Giải pháp này còn
được gọi là giải pháp nông sinh học nhằm biến đổi phế liệu nông lâm nghiệp thành
sản phẩm chất lượng cao.
Như vậy, trong sản xuất nông nghiệp, việc tận thu một cách tối đa các kết
quả của trồng trọt, tạo ra nhiều sản phẩm khác nhau là vấn đề thời sự và cũng là
xu hướng chung của thế giới. Vì thế, việc tận dụng phế liệu sau trồng nấm và làm

phân bón để tận dụng các phế liệu nông nghiệp, là một trong những giải pháp
không thể thiếu được.
CHƯƠNG 3. CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
3.1. Chọn dây chuyền công nghệ
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -17- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
Trong công nghiệp sản xuất enzyme hiện nay có hai phương pháp: phương
pháp nuôi cấy bề mặt và phương pháp nuôi cấy chìm. Ở đây ta chọn phương
pháp nuôi cấy bề mặt với các ưu điểm đã nêu trên.
Trong kỹ thuật nuôi cấy bề mặt có hai loại môi trường nuôi cấy, đó là môi
trường bán rắn và môi trường lỏng. Ở môi trường lỏng thì vi sinh vật sẽ phát
triển trên bề mặt dung dịch lỏng nơi phân cắt giữa pha lỏng và pha khí. Khi đó
các tế bào vi sinh vật sẽ tạo thành những ván phủ kín bề mặt dung dịch lỏng.
Enzyme sẽ được tổng hợp trong tế bào và thoát khỏi tế bào vào trong dung dịch
nuôi cấy. Do đó, việc thu nhận enzyme thô trong dịch nuôi cấy cũng rất đơn giản.
Tuy nhiên phương pháp nuôi cấy này tỏ ra không hiệu quả vì hoạt lực của
enzyme thu nhận được của phương pháp này không cao bằng nuôi cấy trên môi
trường bán rắn. Một mặt phương pháp này vi sinh vật phát triển chủ yếu trên bề
mặt nên hệ sử dụng môi trường nuôi cấy không cao. Vì vậy phương pháp này ít
được dùng.
Vì vậy, chúng tôi quyết định chọn phương pháp nuôi cấy bề mặt trên môi
trường bán rắn với dây chuyền công nghệ như sau
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -18- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
Trấu
Trichoderma. Viride
Nhân giống sản xuất
Khay
Thanh trùng
khay
Bột ngô, cám gạo
Nghiền, định lượng
Nước
Khoáng chất
Định lượng
Phân phối vào khay nuôi
Nuôi cấy 25 – 32
0
C/3-5 ngày
Làm nguội
25-32
0
C
Cấy giống
Thanh trùng
Bã thải nấm
Phối trộn
W = 60%
Phân loại, làm sạch
Nghiền, định lượng
Làm sạch, định
lượng
Thu nhận chế phẩm (W = 60%)

enzyme
Nghiền (W = 60%)
Trích lyBã Nước
Sấy băng tải
W
s
= 10%
Nghiền
Sản phẩm
thô
Cô đặc
Sản phẩm enzyme kỹ
thuật
Sấy phun
120
0
C
Bao gói
Bao gói
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -19- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ
3.2.1. Nguyên liệu
3.2.1.1. Bã thải nấm
 Phân loại và làm sạch
Mục đích: Bã thải trồng nấm thu gôm về được đổ đống theo từng loại
nguyên liệu và tiến hành xử lí bã sơ bộ theo kích thước quy định tạo thuận lợi
cho quá trình nghiền đảm bảo thành phần dinh dưỡng cho môi trường nuôi cấy.
Tiến hành: Sử dụng thiết bị phân loại mảnh có kích thước khác nhau.
 Nghiền, định lượng
Mục đích: Tạo kích thước thích hợp, đồng thời phá vỡ một phần các cấu

trúc đại phân tử để quá trình lên men được tiến hành thuận lợi hơn.
Tiến hành: Bã thải sau khi nhập vào kho. Sản xuất, từ kho nguyên liệu
chuyển đến máy nghiền và nghiền đến mức độ công nghệ yêu cầu.
Trong quá trình nghiền bã thải được phân loại theo kích cỡ
Loại 1: Đạt kích thước yêu cầu của công nghệ thì được gàu tải chuyển lên
bunke định lượng, và được vít tải chuyển đến bộ phận phối trộn.
Loại 2: Kích thước quá lớn thì được chuyển lại vào máy nghiền để tiếp tục
nghiền.
3.2.1.2. Nguyên liệu trấu
Mục đích: Tạo độ tơi xốp và tránh nguyên liệu bị kết dính.
Tiến hành: Trấu từ kho chứa được đưa đi làm sạch, sau đó được gàu tải
chuyển lên bunke định lượng và từ bunke xả xuống thiết bị trộn.
3.2.1.3. Nguyên liệu ngô, cám được nghiền và định lượng
Mục đích: Ngô được nghiền và bổ sung vào nguyên liệu nhằm tạo đủ điều
kiện dinh dưỡng cho mốc phát triển tốt.
Tiến hành: Ngô từ kho chứa được nghiền đạt kích thước cần thiết. Sau đó,
được định lượng vào thiết bị phối trộn.
3.2.2. Phối trộn
Mục đích: Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lên men sau này.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -20- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
Tiến hành: Hỗn hợp bã thải nấm, cám gạo, cám ngô, nước, muối khoáng và
các chất dinh duỡng cần thiết khác được định lượng và trộn đều theo tỉ lệ đã tính
toán.
Nước làm ẩm, phục vụ trực tiếp cho thanh trùng, đảm bảo chế độ làm ẩm
cho quá trình nuôi cấy, độ ẩm tối ưu là 58% ÷ 60%.
3.2.3. Thanh trùng
Mục đích: Tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật có mặt trong nguyên liệu và đồng

thời làm chín để biến hình tinh bột và protein.
Tiến hành: Thanh trùng bằng hơi nước nóng ở 121
0
C. Thời gian giữ nhiệt
là 50 ÷ 60 phút.
3.2.4. Làm nguội
Mục đích: Làm nguội gần đến nhiệt độ nuôi cấy nhằm tạo điều kiện thích
hợp cho vi sinh vật phát triển. Đây cũng là giai đoạn kiểm tra và loại bỏ những
thành phần không đạt yêu cầu so với yêu cầu.
Tiến hành: Sau khi thanh trùng, môi trường được băng chuyền chuyển qua
băng tải làm nguội đến nhiệt độ khoảng 25
0
C ÷ 32
0
C.
Yêu cầu thời gian thực hiện quá trình này phải ngắn để tránh bị nhiễm vi
sinh vật tạp.
3.2.5. Nhân giống sản xuất
Giống để sản xuất enzyme cellulaze trong đề tài này ta chọn chủng giống
Trichoderma.Viride đây cũng là một trong những chủng có khả năng tiết ra nhiều
loại enzyme như exo và endoglucanases, cellobiase và chitinase mà đặt biệt là
enzyme cellulaze.
Giống trong ống nghiệm được giữ ở trạng thái hoạt động bằng cách cấy
chuyền mỗi tháng một lần trong các môi trường thạch czapek.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -21- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
Bảng 3.1. Thành phần môi trường thạch czapek [10]
Thành phần hàm lượng

Nước 1000ml
Saccroza 30g
NaNO
3
3g
KH
2
PO
4
1g
MgSO
4
.7H
2
O 0.5g
KCL 0.5g
FeSO
4
0.01g
dịch chiết nấm men 10ml
pH 4 ÷ 5
Mục đích: Kích hoạt giống gốc và cho giống vi sinh vật làm quen với môi
trường lên men sẽ sản xuất trên quy mô công nghiệp, tạo đủ lượng giống để sản
xuất trên quy mô công nghiệp.
Tiến hành: Giống nấm mốc được nuôi cấy trong bình tam giác 1000ml và
đặt trên máy lắc sau đó tiến hành nhân giống sản xuất được thực hiện trên khay
và trong phòng nhân giống với lượng sinh khối cần thiết.
3.2.6. Gieo giống
Mục đích: Phân bố giống đều trên môi trường nuôi cấy nhằm tạo điều kiện
thuận lợi cho giống phát triển tốt.

Tiến hành: Sau khi làm nguội môi trường đến nhiệt độ 25
0
C ÷ 30
0
C ta tiến
hành gieo giống, tỷ lệ gieo giống là 10%.
3.2.7. Nuôi cấy
Mục đích: Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong toàn bộ quá trình công
nghệ, giai đoạn này cần được giám sát chặt chẽ. Các thông số sinh lý sẽ ảnh
hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng enzyme thành phẩm.
Tiến hành: Sau khi kết thúc quá trình gieo giống, canh trường nấm mốc
được gàu tải chuyển lên bunke trung gian qua cân định lượng và được đưa vào
khay, khay chuyển vào phòng nuôi cấy được đặt trong phòng nuôi cấy và tiến
hành nuôi.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -22- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
Trong quá trình nuôi không cần điều chỉnh pH môi trường. Đây là môi
trường bán rắn nên sự thay đổi pH ở vị trí này không ảnh hưởng đến toàn bộ môi
trường độ ẩm 96% ÷ 98%.
Thời gian nuôi cấy nấm mốc khoảng 3-5 ngày.
Quá trình nuôi cấy trong môi trường bán rắn nuôi bằng phương pháp bề mặt
trải qua các giai đoạn
 Giai đoạn 1: Giai đoạn này thường kéo dài 15 ÷ 28 giờ kể từ thời gian bắt
đầu nuôi cấy. Trong giai đoạn này có những thay đổi sau
Nhiệt độ tăng chậm.
Sợi nấm bắt đầu hình thành và có màu trắng hoặc màu trắng sữa
Thành phần dinh dưỡng bắt đầu có sự thay đổi.
Khối môi trường còn rời rạc.

Enzyme mới bắt đầu hình thành.
Giai đoạn này cần quan tâm đến chế độ nhiệt độ. Chú ý nhiệt độ vì thời kỳ
này giống rất mẫn cảm với nhiệt độ.
 Giai đoạn 2: Giai đoạn này kéo dài 26 ÷ 68 giờ tiếp theo. Trong giai đoạn
này có những thay đổi cơ bản sau
Toàn bộ bào tử đã phát triển thành sợi nấm. Các sợi nấm này tạo ra những
mạng sợi chằng chịt khắp trong các hạt môi trường, trong lòng môi trường.
Môi trường được kết lại khá chặt.
Độ ẩm của môi trường giảm dần.
Nhiệt độ của môi trường tăng nhanh có thể lên đến 30
0
C .
Các chất dinh dưỡng bắt đầu giảm nhanh do sự đồng hoá của nấm sợi.
Các loại enzyme được hình thành chủ yếu là cellulase.
Lượng oxy trong môi trường giảm và CO
2
tăng dần, do đó trong giai đoạn
này cần thông khí mạnh và điều chỉnh nhiệt độ khoảng 25
0
C ÷ 30
0
C.
 Giai đoạn 3: Giai đoạn này kéo dài 15 ÷ 20 giờ tiếp theo. Ở giai đoạn này có
những thay đổi cơ bản sau
Quá trình trao đổi chất sẽ yếu dần vì môi trường cạn kiệt dần.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -23- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
Nhiệt độ khối môi trường giảm, do đó làm giảm lượng không khí môi

trường xuống còn 20% ÷ 25% thể tích không khí trong 1 giờ. Nhiệt độ nuôi cấy
duy trì ở 30
0
C.
Cần dừng quá trình nuôi cấy và thu nhận enzyme trong giai đoạn này. Vì
bào tử được hình thành nhiều và làm giảm hoạt lực của enzyme.
3.2.8. Thu nhận chế phẩm
Mục đích: Tập trung lượng canh trường có thể thu nhận enzyme để thuận
lợi cho quá trình tiếp theo.
Tiến hành: Kết thúc quá trình nuôi cấy ta thu nhận chế phẩm enzyme thô.
Tuỳ theo mục đích sử dụng mà ta có thể sử dụng chế phẩm ngay hoặc tiến hành
một số bước nữa để bảo quản.
Ở đây ta thu nhận chế phẩm và đưa vào dây chuyền sản xuất enzyme thô là
40% và enzyme tinh là 60%. Qua các công đoạn như sau
3.2.9. Sấy băng tải
Mục đích: Sấy để làm giảm độ ẩm của chế phẩm nhờ đó có thể bảo quản và
sử dụng trong thời gian dài.
Tiến hành: Chế phẩm enzyme từ canh trường được chuyển lên bunke định
lượng bằng gàu tải sau đó được băng tải chuyển đến máy sấy. Độ ẩm cần đạt
được sau khi quá trình sấy kết thúc nhỏ hơn 10%. Quá trình sấy được thực hiện bởi
tác nhân sấy là không khí có nhiệt độ là 40
0
C.
3.2.10. Nghiền
Mục đích: Vừa phá vỡ tế bào, vừa làm nhỏ các thành phần của chế phẩm
enzyme thô. Khi thành tế bào bị phá vỡ, các enzyme nội bào chưa thoát khỏi tế
bào sẽ dễ dàng thoát khỏi tế bào.
Tiến hành: Canh trường nấm mốc sau khi sấy được gàu tải chuyển sang
máy nghiền. Kết thúc quá trình nghiền, canh trường nấm mốc được gàu tải
chuyển vào bunke chứa và chuyển sang kho bảo quản.

3.2.11. Trích ly
Mục đích: Chế phẩm enzyme từ canh trường được chuyển lên bunke định
lượng bằng gàu tải sau đó được băng tải chuyển đến máy nghiền. Chế phẩm sau
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -24- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
khi nghiền sẽ được chiết lấy dịch enzyme dùng cho việc tạo ra chế phẩm enzyme
kỹ thuật.
Tiến hành: Sau khi nghiền phá vỡ cấu trúc tế bào, ta có thể chiết xuất
enzyme bằng các dung môi khác nhau như nước, dung dịch đệm, muối trung
tính.
Tiếp theo dịch enzyme sẽ được đưa vào thiết bị cô đặc.
3.2.12. Cô đặc
Mục đích: Tăng nồng độ chất khô từ 4 - 6g/l tới 15 - 20 g/l, cho thêm một
số chất bảo quản để đưa dung dịch đạt nồng độ 35 – 40 g/l. Sau đó dịch cô đặc sẽ
được đưa vào thiết bị sấy phun.
3.2.13. Sấy phun
Mục đích: Tạo sản phẩm enzyme kỹ thuật dạng bột để tiện cho quá trình
bảo quản và vận chuyển.
Tiến hành: Dịch enzyme sau khi cô đặc được đưa vào thiết bị sấy phun với
nhiệt độ đầu vào là 120
0
C và đầu ra là 60
0
C.
Kết thúc quá trình sấy phun, canh trường nấm mốc được gàu tải chuyển vào
bunke chứa, tiến hành đóng gói và chuyển sang kho bảo quản.
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.

SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -25- GVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Minh
CHƯƠNG 4. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
4.1. Kế hoạch sản xuất của nhà máy
Nhà máy sản xuất 11 tháng trong năm, nghỉ tháng 11 để sửa chữa và bảo trì
máy. Ngoài ra, nhà máy được nghỉ vào ngày chủ nhật và các ngày lễ lớn.
Bảng 4.1. Biểu đồ sản xuất trong năm của nhà máy (X: có; 0: không)
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả năm
Ngày
làm
26 22 26 24 26 25 27 26 25 27 15 27 296
Bảng 4.2. Bảng tỉ lệ hao hụt qua các công đoạn
Công đoạn Tỉ lệ hao hụt (%)
Phối trộn 2
Thanh trùng 1
Làm nguội 0,8
Gieo giống 0,1
Đưa canh trường vào thiết bị 0,5
Nuôi cấy 0,5
Thu nhận chế phẩm 0,5
Dây chuyền gia công bột vỏ sắn
Phân loại, làm sạch 3
Nghiền, định lượng 3
Dây chuyền gia công bột ngô
Nghiền, định lượng 3
Dây chuyền gia công trấu
Làm sạch, định lượng 2
Khoáng chất
Định lượng 0,05
Dây chuyền sản xuất chế phẩm thô

Sấy 2
Nghiền 2
Bao gói 0,1
Dây chuyền sản xuất chế phẩm kỹ thuật
Nghiền 2
Trích ly 2
Cô đặc 2
Sấy phun 2
Bao gói 0,1
 Số liệu ban đầu của nhà máy
Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất enzyme cellulase từ bã thải nấm bằng phương
pháp bề mặt với năng suất 21 tấn/ngày.
SVTH: Nguyễn Thị Hoa Lớp: 10SHLT