طرح توجیهی تولید آنزیم های صنعتی
آنزیم صنعتی معمولا در فرمانتورهای 120 مترمکعبی تولید می شوند اما آنزیم های مورد استفاده در پزشکی و مصارف تجزیه ای غالبا در فرمانتورهای کوچکتر تولید می گردند. پایین بودن غلظت آنزیم هایی که معمولا توسط نژادهای وحشی تولید می شوند مانع قابل ملاحظه ای در جهت تهیه آنزیمها محسوب می گردد.
هرچند در سال 1972 قریب به 2000 آنزیم شناخته شد اما فقط 140 مورد از آنها قابل تولید و فروش بودند. میزان فروش عمدتا در حد 10 گرم و در بعضی موارد حتی میلی گرم می باشد. با توجه به تنوع فراوان آنزيمهای صنعتی و لزوم انجام مطالعات تفصیلی در مورد تولید هر یک از انها در این گزارش فقط به بررسی اجمالی چهار آنزیم پر مصرف صنعتی می پردازیم.
در حال حاضر آنزیم های صنعتی زیر تولید می شوند :
- آنزیمهای مورد استفاده در صنعت شوینده ها نظیر آمیلازها، پروتئازها، کاتالازها، لیپازها
- آنزیمهای مورد استفاده در صنعت با اهداف تجزیه ای نظیر گلوکزاکسیداز، گالاکتوزاکسیداز، الکل دهیدروژناز، هگزوکیناز، مورامیداز، کلسترول اکسیداز و غیره
- آنزیمهای مورد استفاده در پزشکی نظیر آسپاراژیناز، پروتئازها، لیپازها و استرپتوکیناز ها، پنی سیلین-اسیلازها و ایزومرازها
کمیت و کیفیت آنزیم های که در این سه زمینه استفاده می شوند متفاوت است. از نظر مقدار تولید، مهمترین آنها انواع صنعتی می باشند.
کد آیسیک
متداول ترین طبقه بندی و دسته بندی در فعالیت های اقتصادی همان تقسیم بندی ایسیک است. تقسیم بندی آیسیک بر طبق تعریف عبارت است از: طبقه بندی و دسته بندی استاندارد بین المللی فعالیت های اقتصادی.
در این دسته بندی با توجه به نوع صنعت و محصول تولید شده، به هر یک از آنها کدهای دو، چهار، شش یا هشت رقمی اختصاص داده می شود. در جدول زیر کدهای ایسیک مرتبط با آنزیم های موردنظر آورده شده است.
| کد آیسیک مرتبط با آنزيم های صنعتی |
||
| ردیف | نام کالا | کد ایسیک |
| 1 | آنزیم ها | 24113000 |
| 2 | آنزیم های مورد مصرف در صنایع غذایی | 24113010 |
| 3 | آنزیم های مورد مصرف در صنایع شوینده | 24113020 |
موارد مصرف و کاربرد
استفاده از آنزیم ها در مواد شوینده مزایای متعددی را دربردارد. این عمل باعث صرفه جویی در مصرف انرژی به علت استفاده از درجه حرارت پایین تر شستشو و کاهش مقدار مواد شوینده شیمیایی نامطلوب می شود. برخلاف دیگر ترکیبات شوینده، آنزیم ها اثرات منفی بر فرآیندهای تصفیه فاضلاب ندارند.
این مواد کاملاً و به سرعت تجزیه زیستی شده و بقایای مضر از خود بر جای نمی گذارند. در نتیجه این مواد از نظر محیط زیست ایمن بوده و هیچ گونه خطری برای آبزیان ندارند. به طور کلی آنزيم های صنعتی مهم مورد مصرف در صنایع شوینده و صنایع غذایی به شرح زیر هستند.
الف) آلفا آمیلاز (1و 4 – آلفا – گلوکان- گلوکانوهیدرولیزها) : نشاسته (پلیمر گلوکز) یکی از فراوان ترین پلی ساکارید های گیاهی است. آمیلازها آنزیمهایی اند که نشاسته را هیدرولیز می کنند و یکی از مهمترین مصارف آنها تولید شیرین کننده های مورد استفاده در صنایع غذایی است.
ب) پروتئازها : پروتئازها از مهمترین آنزيم های صنعتی هستند که تقریبا شصت درصد فروش آنزیم دنیا به آنها اختصاص دارد. از این میان پروتئاز های قلیایی به صورت اختصاصی به فرمول پاک کننده ها افزوده می شوند.
در مقایسه با پروتئازهای با منشاء قارچی و یا جانوری انواع تهیه شده از باکتری ها دارای اهمیت بیشتری هستند. پروتئازهای خنثی نسبتا ناپایدارند و استفاده از آنها در صنعت محدود است اما از آنها در صنایع چرم سازی و در صنایع غذایی برای تولید کراکر،نان و شیرینی استفاده می شود.
ج) پکتینازها
د) لیپازها
ه) رنین
سیستم های آنزیمی فوق باید واجد شرایط ذیل باشند :
- انعقاد مناسب کازیین بدون هیدرولیز
- ایجاد ساختمان مناسب در پنیر
- نداشتن بوی نامطلوب
- عدم سمیت
- پایین بودن میزان پروتئولیز جهت جلوگیری از توسعه تلخی در فرآیند رسیدن پنیر
- پایین بودن فعالیت لیپاز جهت جلوگیری از توسعه تندی در پنیر.
در این رابطه انواع مختلفی از قارچ ها و باکتری ها ایزوله شده و از نظر دارا بودن مشخصات فوق مورد بررسی قرار گرفته اند.
بررسی کالای جایگزین
آنزیمها برای شروع واکنش های زیستی ضروری هستند. لذا در علوم پزشکی به عنوان مکمل غذایی، در صنایع غذایی جهت تسریع در فرایندهای آماده سازی یا استخراج ترکیبات مورد نظر همچنین در صنایع مختلف از جمله صنایع شوینده،
چرم سازی و کاغذ سازی جهت تسریع در مراحل جداسازی و تجزیه، کاهش هزینه ها و کاهش آلاینده های محیطی مورد استفاده قرار می گیرند. هرچند در برخی موارد می توان از تیمارهای شیمیایی جایگزین استفاده کرد ولی در مجموع آنزيم های صنعتی جایگزین کاملا مشابه ندارند.
اهمیت استراتژیک کالا در دنیای امروز
در دنیای امروز افزایش کارایی همراه با کاهش هزینه ها و خصوصا ریسک های زیست محیطی در صنایع مختلف از اهمیت بسزایی برخوردار است. لذا استفاده از آنزيم های صنعتی روز به روز در صنایع مختلف گسترش می یابد.
ماشین آلات و روش های جدید صنعتی برای استفاده از آنزیم ها بهینه سازی شده اند و در آینده نزدیک به نظر می رسد جزء کالاهای استراتژیک قرار گیرند، هرچند اکنون در گروه کالاهای حیاتی طبقه بندی نمی شوند.
کشورهای عمده تولید کننده و مصرف کننده محصول
به دلیل وجود کاربردهای فراوان آنزیم ها در صنایع مختلف این زمینه از بیوتکنولوژی از سابقه خوبی برخوردار است و بسیاری از کشورهای پیشرفته به تولید آن مشغولند. مهمترین کشورهای تولید کننده آنزيم های صنعتی در زیر ارائه شده است.
- امریکا
- چین
- اسپانیا
- فرانسه
- دانمارک
- آلمان
- نروژ
شرایط صادرات
برای صادرات آنزيم های صنعتی شرایط و محدودیت خاصی وجود ندارد و چون این مواد افزودنی و کمکی نیز می باشند باید استانداردهای لازم جهانی را جهت اخذ اجازه ورود به کشور مصرف کننده داشته باشند.
تکنولوژی و روش های تولید
برای تولید آنزیم صنعتی در مقیاس تجاری در ایران روش انتخاب بهترین سویه میکروارگانیسم هنوز ارجحیت دارد. به علت تنوع آنزیم ها بحث درباره این میکروارگانیزم ها و شرایط کشت آنها از حیطه این نوشتار خارج است.
1) کشت اولیه باکتری در پلیت :
برای تکثیر سویه ایزوله شده باکتری آن را در محیط آماده شده روی پلیت کشت می دهیم تا هم تعداد بیشتری از باکتری داشته باشیم و هم بتوانیم آن را کنترل کنیم.
2) کشت باکتری در فلاسک:
برای افزایش ظرفیت کشت بایستی باکتری را در مرحله بعد در ارلن کشت داد تا ظرفیت آن به حدود 3/75 لیتر برسد این کار برای تهیه مقدار محیط قابل تلقیح به فرمانتور اول انجام می شود.
مقدار ظرفیت در این مرحله بستگی به ظرفیت فرمانتور مرحله اول دارد. در این مرحله با توجه به میزان محیط کشت می توان جهت کاهش هزینه آنرا در چند ارلن در شرایط استریل به فرمانتور انتقال داد.
3) کشت باکتری در فرمانتور و تولید آنزیم :
برای افزایش مقدار آنزیم بایستی محصول بدست آمده از ارلن را در شرایط تعریف شده و با غلظت مناسب به فرمانتور انتقال داد. این کار برای افزایش حجم بیشتر و در نهایت بدست آوردن محصول بیشتر انجام می گیرد. عملیات فرمانتاسیون در دو مرحله و با ظرفیت های متفاوت انجام می گیرد.
4) جداسازی باکتری از سوپر ناتانت :
محصول فرمانتور نهایی شامل سوپر ناتانت و باکتری می باشد که برای جدا سازی نیاز به اجرای دو مرحله سانتریفیوژ کردن و فیلتر کردن دارد.
در مرحله اول جداسازی از سانتریفیوژ استفاده شده و آنزيم صنعتی بدست آمده برای جدا سازی صمغ آن به فیلترها هدایت می شوند. در این بخش به جای سانتریفیوژ پیوسته می توان از فیلتر پرس نیز استفاده نمود.
5) فیلتراسیون :
محصول بدست آمده از سانتریفیوژ و یا فیلتر پرس را به فیلترهای مخصوص (اولترا فیلتر) هدایت کرده و توسط این سیستم آنزیم را جدا می کنند.
6) خشک کردن :
آنزيم های صنعتی به دست آمده بایستی به طریق مناسب و علمی خشک شود. به این منظور می توان از خشک کن های مناسب استفاده نمود.
7) آسیاب کردن :
ماده خشک شده را برای تهیه پودر محصول بایستی آسیاب کرد.
8) گرانوله کردن :
پودر به دست آمده از مرحله قبل را وارد دستگاه مخصوص تهیه گرانول نموده و افزودنی های مناسب به آن اضافه می شود که در نهایت خروجی آن آنزیم گرانوله است.
9) کنترل کیفی :
در این مرحله محصولات تولیدی مورد عملیات کنترل کیفی قرار می گیرند و در صورت تائید آنها روانه ایستگاه بسته بندی می شوند.
10) بسته بندی :
در مرحله آخر فرآیند تولید عملیات بسته بندی انجام می شود.
11) انبارش :
آنزیم های صنعتی بسته بندی شده، در انبار نگهداری می شود تا مطابق سفارش رسیده به واحد تولید به بازار مصرف ارسال گردد. در صورتی که بخواهیم محصول فرمانتور را به صورت مایع به بازار عرضه نماییم نیازی به مراحل 6 الی 8 نمی باشد.
تعیین نقاط قوت و ضعف
نقاط قوت
از نقاط قوت این طرح وجود مزیت نسبی ایران در دارا بودن ذخایر دست نخورده و بکر گونه های میکروبی مناسب جهت تولید آنزيم های صنعتی است. به علاوه چون از مواد اولیه ارزان قیمت و ضایعات جهت کشت میکروارگانیسم ها استفاده می شود، ارزش افزوده طرح بسیار بالاست.
در طی فرایند تولید هنگامی که سویه خاصی از میکروارگانیسم به دست آمد به عنوان سرمایه تولید کننده محسوب شده و دسترسی و بهره برداری از آن برای دیگران به راحتی امکان پذیر نیست. تنها موردی که می توان به عنوان ضعف در این مورد بیان داشت گران بودن تجهیزات است که از جمله آنها می توان به دستگاه فرمانتور اشاره کرد.
جمع بندی و پیشنهاد نهایی
در مجموع با توجه به شرایط کنونی و نیاز به آنزيم های صنعتی در کلیه کارخانجات مواد غذایی و شوینده انجام این طرح از توجیه اقتصادی برخوردار است.
در پایان با توجه به توضیحات ارائه شده در بخش های پیشین منطقه مناسب انجام طرح را به جهت دسترسی به بازار تهیه مواد اولیه و نیز بازار فروش مناسب می توان به شرح زیر عنوان کرد : استانهای گلستان، مازندران، گیلان، فارس، خراسان رضوی و آذربایجان شرقی و غربی.
لطفا به این مطلب امتیاز دهید: