Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic với năng suất 2000 tấn sản phẩmnăm từ nguyên liệu là tinh bột sắn.

MỞ ĐẦULịch sử của axit glutamic đã có hơn 100 năm và gắn liền tên tuổi của ông Kikunae Ikeda. Trong bữa ăn gia đình, vợ ông chế biến thức ăn thường cho rong biển vào. Ông nhận thấy mùi vị của thức ăn đặc sắc hơn hẳn lên. Kikunae Ikeda tiến hành nghiên cứu tại phòng thí nghiệm riêng của mình để tìm hiểu xem trong rong biển có chất nào mà làm cho thức ăn đậm đà vị thịt như vậy. Cho đến năm 1907, ông Kikunae Ikeda xác định được chất đó chính là axit glutamic và ông tách được nó ra khỏi rong biển. Ông không ngờ, công trình nhận biết hoạt chất trong rong biển của ông lại mở đường cho một ngành công nghiệp hùng mạnh ở thế kỉ 20 Công nghiệp sản xuất axit glutamic. Axit glutamic thuộc loại axit amin thay thế nhưng có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất ở cơ thể người và động vật.Axit glutamic tham gia cấu tạo nên chất xám và chất trắng của não, kích thích các phản ứng oxi hóa của não. Khi vào cơ thể, axit glutamic chuyển hóa dưới dạng glutamat. Mỗi ngày, cơ thể cần khoảng 10 gam glutamat, riêng não cần khoảng 2,3 gam glutamat. Axit glutamic tham gia vào việc tạo thành protein và hàng loạt các axit amin khác như: alanin, propin, xystin.Vì vậy, trong y học, axit glutamic được xem là chất bổ não, chữa các bệnh thần kinh phân lập, bệnh chậm phát triển về trí não, về tim mạch, các bệnh về cơ bắp thịt. Ngoài ra, axit glutamic là nguồn nguyên liệu chủ yếu sản xuất bột ngọt và một số chất điều vị khác, mục đích của nó là tạo hương vị, làm thức ăn thêm ngon hơn.Axit glutamic còn là nguồn nguyên liệu khởi đầu cho việc tổng hợp một số hóa chất quan trọng. Việc sản xuất axit glutamic là một việc cần thiết, là ngành công nghiệp quan trọng cho công nghiệp chế biến thực phẩm, dược phẩm nói riêng và ngành công nghiệp nói chung. Có rất nhiều phương pháp sản xuất axit glutamic như tổng hợp hóa học, thuỷ phân và lên men vi sinh vật. Trong đó, phương pháp tổng hợp từ vi sinh vật có nhiều ưu điểm hơn: không sử dụng nguyên liệu protit, không cần sử dụng nhiều hóa chất và thiết bị chịu ăn mòn, hiệu suất cao, giá thành hạ, tạo ra axit glutamic dạng L, có hoạt tính sinh học cao. Nó là một trong những ứng dụng của công nghệ sinh học vào sản xuất. Nó không những có ý nghĩa về mặt kinh tế mà còn có ý nghĩa lớn lao về xử lý môi trường vì tận dụng được các phế thải của các ngành công nghiệp khác. Hiện nay, ở nước ta vẫn còn ít các nhà máy sản xuất axit glutamic, vì vậy, để đáp ứng nhu cầu trong nước và tiến tới xuất khẩu nên em chọn đề tài thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic với năng suất 2000 tấn sản phẩmnăm từ nguyên liệu là tinh bột sắn.

MỞ ĐẦU

Lịch sử của axit glutamic đã có hơn 100

năm và gắn liền tên tuổi của ông Kikunae

Ikeda Trong bữa ăn gia đình, vợ ông chế biến

thức ăn thường cho rong biển vào Ông nhận

thấy mùi vị của thức ăn đặc sắc hơn hẳn lên

Kikunae Ikeda tiến hành nghiên cứu tại phòng

thí nghiệm riêng của mình để tìm hiểu xem

trong rong biển có chất nào mà làm cho thức

ăn đậm đà vị thịt như vậy Cho đến năm 1907,

ông Kikunae Ikeda xác định được chất đó

chính là axit glutamic và ông tách được nó ra

khỏi rong biển Ông không ngờ, công trình

nhận biết hoạt chất trong rong biển của ông

lại mở đường cho một ngành công nghiệp hùng mạnh ở thế kỉ 20 - Công nghiệpsản xuất axit glutamic

Axit glutamic thuộc loại axit amin thay thế nhưng có vai trò quan trọngtrong quá trình trao đổi chất ở cơ thể người và động vật

Axit glutamic tham gia cấu tạo nên chất xám và chất trắng của não, kíchthích các phản ứng oxi hóa của não

Khi vào cơ thể, axit glutamic chuyển hóa dưới dạng glutamat Mỗi ngày, cơthể cần khoảng 10 gam glutamat, riêng não cần khoảng 2,3 gam glutamat

Axit glutamic tham gia vào việc tạo thành protein và hàng loạt các axit amin khác như: alanin, propin, xystin

Vì vậy, trong y học, axit glutamic được xem là chất bổ não, chữa các bệnhthần kinh phân lập, bệnh chậm phát triển về trí não, về tim mạch, các bệnh về cơbắp thịt

Ông Kikunae Ikeda [27]

Ngoài ra, axit glutamic là nguồn nguyên liệu chủ yếu sản xuất bột ngọt vàmột số chất điều vị khác, mục đích của nó là tạo hương vị, làm thức ăn thêmngon hơn.

Axit glutamic còn là nguồn nguyên liệu khởi đầu cho việc tổng hợp một sốhóa chất quan trọng

Việc sản xuất axit glutamic là một việc cần thiết, là ngành công nghiệpquan trọng cho công nghiệp chế biến thực phẩm, dược phẩm nói riêng và ngànhcông nghiệp nói chung Có rất nhiều phương pháp sản xuất axit glutamic nhưtổng hợp hóa học, thuỷ phân và lên men vi sinh vật Trong đó, phương pháp tổnghợp từ vi sinh vật có nhiều ưu điểm hơn: không sử dụng nguyên liệu protit,không cần sử dụng nhiều hóa chất và thiết bị chịu ăn mòn, hiệu suất cao, giáthành hạ, tạo ra axit glutamic dạng L, có hoạt tính sinh học cao Nó là một trongnhững ứng dụng của công nghệ sinh học vào sản xuất Nó không những có ýnghĩa về mặt kinh tế mà còn có ý nghĩa lớn lao về xử lý môi trường vì tận dụngđược các phế thải của các ngành công nghiệp khác Hiện nay, ở nước ta vẫn còn

ít các nhà máy sản xuất axit glutamic, vì vậy, để đáp ứng nhu cầu trong nước vàtiến tới xuất khẩu nên em chọn đề tài thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic vớinăng suất 2000 tấn sản phẩm/năm từ nguyên liệu là tinh bột sắn

CHƯƠNG 1LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

Khu vực miền Trung và các tỉnh Tây Nguyên chưa có nhà máy sản xuấtaxit glutamic, nguồn nguyên liệu phục vụ sản xuất của khu vực cũng phong phú.Đây là một điều kiện rất thuận lợi để chúng ta tiến hành sản xuất loại sản phẩmnày nhằm cung cấp cho thị trường rộng lớn và tiến đến xuất khẩu Với những ưuđiểm như vậy nên việc xây dựng một nhà máy sản xuất axit glutamic ở Gia Lai làviệc làm hợp lý và sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình hoạt động

1.1 Đặc điểm tự nhiên của tỉnh Gia Lai

Gia Lai nằm ở khu vực phía Bắc của Tây Nguyên, có diện tích tương đốilớn Phía bắc giáp tỉnh Kon Tum, phía nam giáp tỉnh Đắk Lắk, phía tây giápCampuchia với 90 km đường biên giới quốc gia, phía đông giáp các tỉnh QuảngNgãi, Bình Định và Phú Yên Đặc biệt có khu công nghiệp Trà Đa nằm trongthành phố Plêiku là điều kiện rất thuận lợi cho vấn đề cung cấp điện, nước, hơi vànhiên liệu

Khí hậu gió mùa cao nguyên, một năm có hai mùa: mùa mưa bắt đầu từtháng 5 và kết thúc vào tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau.Lượng mưa trung bình từ 2.200 đến 2.500 mm ở vùng Tây Trường Sơn và từ1.200 đến 1.750 mm ở vùng Đông Trường Sơn Nhiệt độ trung bình năm là 22 –25ºC [13]

1.2 Vùng nguyên liệu

Ở Gia Lai có nhà máy đường An Khê cách khu công nghiệp Trà Đa 80km

về phía Đông, là một trong những nhà máy đường lớn của khu vực nên việc cungcấp nguyên liệu cho nhà máy rất thuận lợi Nhà máy tinh bột sắn ở Kon Tumcũng cách khu công nghiệp 50km về phía Bắc sẽ là nguồn cung cấp tinh bột chosản xuất

Ngoài ra, Gia Lai còn là vùng nguyên liệu sắn lớn của khu vực Nam Trung

Bộ và phía Bắc Tây Nguyên nên sẽ là nguồn nguyên liệu dồi dào cho nhà máyhoạt động

1.4 Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu

Gia Lai có các nhà máy thủy điện lớn như Ialy, Sêsan, An Khê… nên việccung cấp điện cho khu công nghiệp nói chung và nhà máy nói riêng sẽ luôn đượcđảm bảo

Bên cạnh đó, việc tạo điều kiện thuận lợi và sự quan tâm đầu tư của tỉnhnên nguồn cung cấp hơi và các nhiên liệu cũng thuận lợi [15]

1.5 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước

Nước cung cấp cho nhà máy phải đảm bảo tiêu chuẩn về nước sạch cho cácnhà máy thực phẩm nên nguồn nước cung cấp cho nhà máy được lấy từ nguồnnước của công ty cấp nước thành phố

Nước trước khi đưa vào sản xuất được lắng, lọc, làm mềm và xử lý iôn Nước thải của nhà máy cũng được đưa về hệ thống xử lý nước thải chungcủa khu công nghiệp rồi xử lý trước khi được thải ra ngoài

1.6 Giao thông vận tải

Có Quốc lộ 14 nối Gia Lai với Kon Tum, Quảng Nam, thành phố Đà Nẵng

về phía Bắc và Đắk Lắk, Đắk Nông, các tỉnh vùng Đông Nam Bộ về phía Nam.Quốc lộ 19 nối với cảng Quy Nhơn dài 180km về phía Đông và các tỉnh ĐôngBắc Campuchia về hướng Tây Quốc lộ 25 nối với Phú Yên Ngoài ra, đường HồChí Minh cũng đi qua địa bàn tỉnh Gia Lai Các quốc lộ 14, 25 nối Gia Lai vớicác tỉnh Tây Nguyên và duyên hải miền Trung rất thuận tiện cho vận chuyểnhàng hóa đến cảng để xuất khẩu và các trung tâm kinh tế lớn của cả nước

Sân bay Pleiku có đường bay từ Pleiku đi thành phố Hồ Chí Minh,

Đà Nẵng, Huế, Hà Nội và ngược lại [14]

Ngoài ra, cửa khẩu Lệ Thanh ở Gia Lai và cửa khẩu Bờ Y ở Kon Tum sẽ là conđường để vận chuyển sản phẩm sang Campuchia và Lào phục vụ cho xuất khẩu [16]

1.7 Nhân công và thị trường tiêu thụ

Nguồn nhân công sẽ được tuyển từ nguồn lao động của địa phương và cácvùng lân cận, lượng lao động vãn lai cũng dồi dào từ đó có thể thuê nhân côngvới giá rẻ

Thị trường tiêu thụ được chọn là thị trường của cả nước và hướng đến xuấtkhẩu sang các nước trong khu vực, đặc biệt là khu vực Đông Nam Á

Bên cạnh đó xuất khẩu sản phẩm sang các nước Lào và Campuchia cũng làthị trường cần được hướng tới trong quá trình hoạt động của nhà máy

Kết luận: Với những điều kiện thuận lợi trên là hoàn toàn có thể xây dựng và

đảm bảo cho sự hoạt động của một nhà máy sản xuất axit glutamic tại khucông nghiệp Trà Đa của tỉnh Gia Lai

CHƯƠNG 2TỔNG QUAN2.1 Axit glutamic

Axit glutamic là loại axit amin cơ thể có thể tổng hợp được, nó có nhiềutrong các loại thực phẩm như protein thịt động vật, thực vật như cà rốt, rong biển,

…

Axit glutamic có công thức phân tử: C5 H9NO4

Axit glutamic có trọng lượng phân tử 147,13, bị phân giải ở nhiệt độ 247 

249oC, điểm đẳng điện là pH = 3,22 Có tính chất là hoà tan trong nước, hầu nhưkhông tan trong cồn, ete và một số dung môi

Axit glutamic phân bổ rộng rãi trong tự nhiên dưới dạng hợp chất và dướidạng tự do Trong sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật, chúng có khả năng tổng hợpaxit glutamic từ nhiều nguồn cacbon khác nhau

2.2 Các phương pháp để sản xuất axit glutamic

Có nhiều phương pháp để sản xuất axit glutamic bao gồm: phương pháphóa học, phương pháp thủy phân, phương pháp kết hợp, phương pháp lên men

2.2.1 Phương pháp hóa học:

Hình 2.1: Cấu trúc phân tử axit glutamic [28]

Là phương pháp ứng dụng các phản ứng tổng hợp hóa học để tổng hợp nênaxit glutamic và các amino axit khác từ các khí thải của công nghiệp dầu hỏa haycác nguồn khác Phương pháp hóa này chỉ thực hiện được ở những nước có côngnghiệp dầu hỏa phát triển và yêu cầu kỹ thuật cao.

2.2.2 Phương pháp thủy phân:

Là phương pháp sử dụng các tác nhân xúc tác là các hóa chất (axit, kiềm)

để thủy phân nguồn nguyên liệu giàu protit ( khô dầu, khô lạc,…) ra một hỗn hợpcác amino axit, từ đó tách axit glutamic ra Ưu điểm là áp dụng được vào các cơ

sở thủ công, bán cơ giới và cơ giới dễ dàng Có nhược điểm là cần sử dụngnguyên liệu giàu protit hiếm và đắt, cần nhiều hóa chất và thiết bị chống ăn mòn,hiệu suất thấp, giá thành cao, gây ô nhiễm môi trường

2.2.3 Phương pháp kết hợp:

Là phương pháp kết hợp giữa tổng hợp hóa học và sinh học Người ta tạophản ứng tổng hợp các chất trung gian.Sau đó, lợi dụng vi sinh vật tiếp tục tạo raaxit amin Phương pháp này tuy nhanh nhưng yều cầu kỹ thuật cao, chỉ áp dụngcho nghiên cứu chứ ít áp dụng vào công nghệ sản xuất

2.2.4 Phương pháp lên men (sinh tổng hợp)

Đây là phương pháp sử dụng rộng rãi hiện nay để sản xuất axit glutamic.Nguyên tắc: Dùng chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp ra axit glutamic

để sản xuất

Ưu điểm: + Nguyên liệu rẻ hơn so với hai phương pháp trên

+ Ít sử dụng hoá chất, thiết bị chống ăn mòn

+ Hiệu suất quá trình rất cao

+ Có thể sử dụng các loại nguyên liệu khác nhau nhờ vào chủng

vi sinh vật

Nhược điểm: + Quá trình đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật cao và nghiêm ngặt

+ Đảm bảo vô trùng mới tạo sản phẩm

Sản xuất axit glutamic bằng phương pháp lên men người ta sử dụng 2phương pháp là lên men 2 giai đoạn (gián đoạn) và lên men 1 giai đoạn(trực tiếp).

2.2.4.1 Phương pháp lên men hai giai đoạn

Nguyên tắc của phương pháp này là đầu tiên tạo ra α_Ketoglutaric bằng cácKetoglutaric bằng các

kĩ thuật vi sinh như nuôi cấy vi sinh vật Sau đó, chuyển hoá α_Ketoglutaric bằng cácKetoglutaricthành axit glutamic nhờ enzyme aminotransferase và glutamatdehydrogenase.Giai đoạn chuyển từ α_Ketoglutaric bằng cácKetoglutaric thành axit glutamic có thể sử dụngnhiều chủng khác nhau như Pseudomonas, Xantonomas,

Ervinia,Bacillus,Micrococus.

Nhược điểm của phương pháp này là dùng quá nhiều enzyme và axit aminlàm nguồn amin cho phản ứng dây chuyền nên ít được dùng trong công nghiệp

2.2.4.2 Phương pháp lên men trực tiếp

Nguyên tắc của phương pháp này là sản xuất axit glutamic ngay trong dịchnuôi cấy bằng một loại vi sinh vật duy nhất Các sinh vật này đều có hệ enzymeđặc biệt có thể chuyển tiếp đường và NH3 thành axit glutamic trong môi trường

Ưu điểm: + Sử dụng đường làm nguyên liệu có hiệu suất cao

+ Nguyên liệu sử dụng rẻ tiền, dễ kiếm

+ Nguyên liệu chứa đầy đủ các thành phần dinh dưỡng choquá trình lên men

Từ những năm 50 của thế kỉ XIX, ở Nhật Bản đã chú ý đến phương pháp lênmen trực tiếp axit glutamic và từ đó đến nay sản phẩm này hàng năm vẫn đứng đầutrong công nghiệp axit amin Axit glutamic sản xuất chủ yếu ở Nhật Bản, chiếm 50 %sản lượng thế giới, chủ yếu bằng phương pháp lên men trực tiếp

2.3 Chủng sản xuất axit glutamic

Các chủng Corynebacterium Glutamicum được dùng chủ yếu làm giống

nuôi cấy để sản xuất axit glutamic Trong số này có các chủng trước đây gọi là

Micrococcus nay cũng được xếp vào giống Corynebacterium Ngoài ra, trong

công nghiệp còn thấy dùng các chủng thuộc Brevibacterium Flavum và

Divaricatum.

Các chủng này thiếu enzyme α-ketoglutarat-dehydrogenaza, nhưng có hoạt tínhcao của enzyme glutamat-dehydrogenaza Axit glutamic được tổng hợp thừa trong

tế bào và được tiết ra ngoài môi trường nhờ tính thấm của màng tế bào bị thay đổi.Tính thấm bị thay đổi vì thiếu biotin, do tác dụng penicilin hay do dẫn xuất của axitbéo Sự hư hại tính thấm xuất hiện ở nồng độ biotin tối ưu là 2-5µg/l Còn nồng độbiotin tối thích cho sự phát triển của chủng sản xuất khoảng 14 µg/l

Hiện nay, bằng các phương pháp gây đột biến, người ta đã tạo ra các chủng

mới có nhiều đặc tính quí như chủng đột biến Corynebacterium Glutamicum 490

(theo phát minh của Liên Xô) tạo được axit glutamic trong môi trường giàu biotin

mà không cần thêm các chất kháng biotin Ngoài ra người ta đã tạo được một số

chủng đột biến Corynebacterium Glutamicum không bị giới hạn bởi nồng độ biotin.

2.4 Nguyên liệu

Nguyên lệu chính để sản xuất axit glutamic là hydrat cacbon, có thể dùngglucoza, fructoza, maltoza, saccaroza, rỉ đường, tinh bột,…Ở Việt Nam và nhiềunước trên thế giới hiện nay sản xuất axit glutamic từ rỉ đường và tinh bột sắn, làhai nguồn nguyên liệu chủ yếu

Các chất khoáng thường được sử dụng trong quá trình sản xuất bao gồm:

K2HPO4, MnSO4, MgSO4., Nguồn nitơ thường dùng là urê, với tỷ lệ phụ thuộcvào từng chủng, cũng có thể dùng (NH4)2SO4,(NH4)Cl

2.5 Lên men

Trong sản xuất axit glutamic người ta thường tiến hành lên men theo chu kì,

vì yêu cầu tuyệt đối của quá trình sản xuất Thời gian lên men phụ thuộc vào hàmlượng đường có trong môi trường, vào phương pháp cho đường vào dịch nuôicấy một lần hoặc nhiều lần, vào mức độ thông khí và đặc tính sinh lý của chủng

vi sinh vật nuôi cấy

Trong dung dịch, đường thường chiếm khoảng 8-25% Trong quá trình lênmen, người ta có thể sử dụng nồng độ đường cao ngay từ ban đầu Nhưng phươngpháp sử dụng đường làm nhiều lần trong suốt thời gian lên men thường cho hiệu quảcao hơn Lên men trong 23 ngày Nhiệt độ lên men nên duy trì 30-32oC

Thông khí trong môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến thời gian lên men Oxyphải được cung cấp thường xuyên Trong thực tế sản xuất, chỉ cần điều kiện thoángkhí bình thường bằng cách khuấy trộn dịch lên men với cánh khuấy v = 450 v/p.

Sau khi lên men người ta tiến hành cô đặc, kết tinh để thu axit glutamictinh thể Hiện nay, người ta thường kết tinh trong thiết bị kết tinh 2 vỏ, kết hợp

sử dụng axit và nước lạnh cho quá trình kết tinh

CHƯƠNG 3CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT3.1 Chọn phương pháp sản xuất

Có nhiều phương pháp để sản xuất axit glutamic bao gồm: phương pháphóa học, phương pháp thủy phân, phương pháp kết hợp, phương pháp lên men.Trong đó, phương pháp lên men trực tiếp có nhiều ưu điểm nhất Phương phápnày có nhiều ưu việt là sử dụng nguyên liệu gluxit, hiệu suất thu hồi cao, giáthành rẻ (như đã trình bày ở mục 2.2.4.2) Vì vậy, em chọn phương pháp lên men

1 giai đoạn để sản xuất axit glutamic

3.2 Chọn chủng vi sinh vật

Theo kết quả nghiên cứu trên thế giới cho

thấy các chủng có khả năng sinh tổng hợp axit

glutamic cao thuộc các loài: Corynebacterium,

Micrococus, Brevibacterium, Corynebacterium,

Arthrobacterium và Microbacterium

Ở đây, em chọn chủng đột biến

Corynebacterium Glutamicum không bị giới hạn

bởi nồng độ biotin vì giống này có khả năng sinh

tổng hợp axit glutamic cao và không bị khống chế

bởi nồng độ biotin

3.3 Chọn nguyên liệu Hình 3.1: Chủng Corynebacterium [29]

Nguyên liệu chính để sản xuất Axit Glutamic là hydrat cacbon Người tadùng nguyên liệu chủ yếu là dịch có đường, hoặc rỉ đường, hoặc các nguồnnguyên liệu tinh bột đã qua giai đoạn đường hóa Khoai mì là nguyên liệu tinhbột được sử dụng nhiều nhất hiện nay Nước ta có nguồn tinh bột sắn dồi dàonhất, chúng được trồng ở khắp cả ba miền đất nước Với đặc tính dễ trồng, sảnlượng cao, đầu tư ít nên tinh bột sắn tương đối rẻ so với các loại tinh bột khácnhư tinh bột ngô, khoai tây Ngoài ra còn có các nguồn dinh dưỡng bổ sung nhưmuối amôn, photphat, sulfat, biotin, vitamin B…

3.3.1 Tìm hiểu chung về khoai mì

Nguồn gốc:

Sắn (hay còn gọi là khoai mì) có tên khoa học là Manihot Esculenta là câylương thực ưa ẩm, nó phát nguồn từ lưu vực sông Amazone Nam Mỹ Đến thế kỉXVI mới được trồng ở châu Á và Phi Ở nước ta, khoai mì được trồng ở khắp nơi

từ nam chí bắc nhưng do quá trình sinh trưởng và phát dục của khoai mì kéo dài,khoai mì giữ đất lâu nên chỉ các tỉnh trung du và thượng du Bắc Bộ như:Phú Thọ, Tuyên Quang, Hòa Bình … là điều kiện trồng trọt thích hợp hơn cả

Khoai mì Việt Nam cũng bao gồm nhiều loại giống Nhân dân ta thườngcăn cứ vào kích tấc, màu sắc củ, thân, gân lá và tính chất khoai mì đắng hay ngọt(quyết định bởi hàm lượng axit HCN cao hay thấp) mà tiến hành phân loại.Tuy nhiên trong công nghệ sản xuất tinh bột người ta phân thành hai loại:khoai mì đắng và khoai mì ngọt

Cấu tạo hóa học:

Cũng như phần lớn các loại hạt và củ, thành

phần chính của củ khoai mì là tinh bột Ngoài ra,

trong khoai mì còn có các chất: đạm, muối khoáng,

lipit, xơ và một số vitamin B1, B2

Như vậy, so với nhu cầu dinh dưỡng và sinh tố

của cơ thể con người, khoai mì là một loại lương thực,

nếu được sử dụng mức độ thích hợp thì có thể thay thế hoàn toàn nhu cầu đườngbột của cơ thể.

- Tinh bột: Là thành phần quan trọng của củ khoai mì, nó quyết định giátrị sử dụng của chúng Hạt tinh bột hình trống, đường kính khoảng 35 mircomet

- Đường trong khoai mì chủ yếu là glucoza và một ít maltoza, saccaroza.Khoai mì càng già thì hàm lượng đường càng giảm Trong chế biến, đường hoà tantrong nước được thải ra trong nước dịch

- Protein: Hàm lượng của thành phần protein có trong củ rất thấp nên cũng

ít ảnh hưởng đến quy trình công nghệ Tỉ lệ khoảng:1-1,2%

- Nước: Lượng ẩm trong củ khoai mì tươi rất cao, chiếm khoảng 70% khốilượng toàn củ Lượng ẩm cao khiến cho việc bảo quản củ tươi rất khó khăn

Vì vậy ta phải đề ra chế độ bảo vệ củ hợp lý tuỳ từng điều kiện cụ thể

- Độc tố trong củ mì: Ngoài những chất dinh dưỡng trên, trong khoai mìcòn có độc tố Chất độc có trong cây khoai mì ngày nay đã được nghiên cứu vàxác định tương đối rõ Đó chính là HCN Trong củ khoai mì, HCN tồn tại dướidạng phazeolunatin gồm hai glucozit Linamarin và Lotaustralin

- Hệ enzyme: Trong khoai mì, các chất polyphenol và hệ enzymepolyphenoloxydaza có ảnh hưởng nhiều tới chất lượng trong bảo quản, chế biến.Khi chưa đào hoạt độ chất men trong khoai mì yếu và ổn định nhưng sau khi đàothì chất men hoạt động mạnh Polyphenoloxydaza xúc tác quá trình oxy hoápolyphenol tạo thành octoquinon sau đó trùng hợp các chất không có bản chấtphenol như axitamin để hình thành sản phẩm có màu Trong nhómpolyphenoloxydaza có những enzyme oxy hoá các monophenol mà điển hình làtirozinnaza xúc tác sự oxy hoá axit amin tirozin tạo nên quinon tương ứng Saumột số chuyển hoá các quinon này sinh ra sắc tố màu xám đen gọi là melanin.Đây là một trong những nguyên nhân làm cho thịt khoai mì có màu đen màthường gọi là khoai mì chảy nhựa Vì enzyme tập trung trong mủ ở vỏ cùi cho nêncác vết đen cũng xuất hiện trong thịt củ bắt đầu từ lớp ngoại vi Khi khoai mì đã chảy nhựa thì lúc mài xát khó mà phá vỡ tế bào để giải phóngtinh bột do đó hiệu suất lấy tinh bột thấp, mặt khác tinh bột không trắng

Ngoài tirozinaza các enzyme oxy hoá khử cũng hoạt động mạnh làm tổn thấtchất khô của củ.

- Hàm lượng tannin trong khoai mì ít nhưng sản phẩm oxy hoá tannin làchất flobafen có màu sẫm đen khó tẩy Khi chế biến, tannin còn có tác dụng với

Fe tạo thành sắt tannat cũng có màu xám đen Cả hai chất này đều ảnh huởng đếnmàu sắc của tinh bột nếu như trong chế biến không tách dịch bào nhanh và triệt

để Trong bảo quản khoai mì tươi thường nhiễm bệnh thối khô và thối ướt donấm và vi khuẩn gây nên đặc biệt đối với những củ bị tróc vỏ và dập nát Ngoài

ra nếu củ bị chảy nhựa nghiêm trọng cũng sẽ dẫn tới hiện tượng thối khô

Đi sâu phân tích về phương diện tổ hợp thành các chất dinh dưỡng chủ yếu làđạm và tinh bột (vì đó là hai thành phần quan trọng của củ khoai mì có giá trịkinh tế nhất)

- Tỷ lệ tinh bột và đạm phân bố không đều trong những bộ phận khácnhau của củ khoai mì Quy luật chung: hàm lượng tinh bột tập trung nhiều nhất ởphần sát vỏ bao, càng đi sâu vào lớp thịt sát lõi lượng tinh bột lại ít đi, nhưnglượng đạm lại tăng lên một phần so với những lớp bên ngoài

Giá trị sử dụng:

- Trước hết, khoai mì có khả năng thay thế trực tiếp một phần khẩu phầngạo của nhân dân ta Đó là thực phẩm dễ ăn, dễ chế biến, khả năng bảo quảncũng tương đối ổn định nếu được chế biến thành bột hay những thành phẩm

sơ chế khác như khoai mì lát, miếng khoai mì…

- Với nhu cầu của công nghệ, khoai mì là nguồn nguyên liệu trong cácngành kỹ nghệ nhẹ, ngành làm giấy, ngành làm đường dùng hóa chất hay lênmen thực vật để chuyển hoá tinh bột khoai mì thành đường mạch nha hayglucose, trong công nghệ thực phẩm, dược phẩm Trong sản xuất rượu và cồnđều có thể sử dụng khoai mì làm nguyên liệu chính

3.3.2 Tinh bột sắn

Tinh bột sắn là sản phẩm được chế biến từ củ sắn Việt Nam hiện là nước

có số lượng về xuất khẩu tinh bột sắn đáng kể Trong tinh bột sắn chứa 83-88%

GVHD:Th.S NGUYỄN T MINH XUÂN SVTH:TRẦN T THÙY TRANG

hàm lượng tinh bột Là một loại nguyên liệu rẻ tiền dễ kiếm và cho hiệu quả kinh tế cao.

Vì vậy tôi chọn tinh bột sắn làm nguyên liệu sản xuất Axit Glutamic

3.4 Qui trình sản xuất axit glutamic

Qua tham khảo qui trình sản xuất bột ngọt của công ty Ajinomoto, sách công nghệ

sản xuất mì chính của GS.TS Nguyễn Thị Hiền, một số tài liệu trên mạng và các tài liệu

liên quan, em đưa ra qui trình sản xuất axit glutamic như sau:

GVHD:Th.S NGUYỄN T MINH XUÂN SVTH:TRẦN T THÙY

Nhân cấp I Cấp II Lên men pH = 8,0

Nguyên liệu tinh bột

Tinh bột sắn là sản phẩm được chế biến từ củ sắn Trong tinh bột sắn chứa83-88% hàm lượng tinh bột Hơn nữa, Việt Nam hiện là nước đứng thứ 3 về xuấtkhẩu tinh bột sắn Vì vậy, tinh bột sắn thích hợp để làm nguyên liệu trong việcsản xuất axit glutamic

Sử dụng xylo để chứa tinh bột

a Pha loãng, lọc:

Pha loãng nhằm làm trương nở các hạt tinh bột và sau đó tiến hành lọcnhằm loại bỏ những chất cặn bã trong dịch tinh bột trước khi thủy phân

Nồng độ tinh bột hòa tan khoảng 33- 40 %

Sử dụng thiết bị hoà tan hình trụ, thép không rỉ, có cánh khuấy

Sau khi pha loãng, dung dịch tinh bột được chảy qua thiết bị lọc hình trụbên trong là màng lọc bằng kim loại, đặt trong thùng lọc nhằm làm sạch tinh bộttrước khi đưa vào thủy phân Sử dụng thùng lọc hình trụ, thép không rỉ, phía trên

có màng lọc bằng thép

b Dịch hóa:

Mục đích của dịch hóa là chuyển tinh bột thành dịch dextrose để sau đó thựchiện quá trình đường hóa Dùng enzyme  _Ketoglutaric bằng cácamylaza để thực hiện quá trình này Qui trình bao gồm: Tinh bột khô (hoặc ướt) Hòa tan Lọc cặn bã

Dịch sữa bột Xử lý bằng enzyme  _Ketoglutaric bằng cácamylaza Dịch dextrose Thông số kỹ thuật:

pH = 5,5 – 7,0; nhiệt độ : 90 – 110oC ; thời gian thực hiện : 40 phút [8] Thiết bị: Thực hiện quá trình dịch hóa trong các nồi phản ứng [5, tr 87]

Qui trình đường hóa:

Dịch dextrose xử lý bằng  _Ketoglutaric bằng cácamylaza dịch glucoze.

Dùng emzym  _Ketoglutaric bằng cácamylaza để thực hiện quá trình này.

Các thông số kỹ thuật của quá trình đường hóa này là: pH = 4,2 – 4,5;nhiệt độ : 60 – 62oC ; thời gian thực hiện : 60 – 70h [8]

Thiết bị: Quá trình đường hóa được tiến hành trong các nồi phản ứng có bổ sungenzyme  _Ketoglutaric bằng cácamylaza [5, tr 87]

3.5.2 Pha chế dịch lên men

Mục đích: Tạo ra hỗn hợp môi trường cho vi sinh vật sử dụng trong quá trìnhlên men tạo sinh khối

Tiến hành: Phối trộn giữa dịch thủy phân tinh bột và các chất khoáng vàomôi trường lên men theo bảng sau: [4, tr 84]

3.5.3 Thanh trùng và làm nguội

Mục đích: Thanh trùng nhằm tiêu diệt các vi sinh vật gây hại trongmôi trường dinh dưỡng trước khi lên men và làm nguội để hạ nhiệt độmôi trường xuống nhiệt độ thích hợp với vi sinh vật để lên men

Thanh trùng: Dịch được bơm ngược chiều với hơi nước, để tạo ra quá trìnhtrao đổi nhiệt Thanh trùng ở 1150C trong thời gian 20 phút rồi được làm nguộinhiệt độ của dịch lên men xuống 30320C [8]

Chọn thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng

3.5.4 Nhân giống

Mục đích là tạo ra đủ số lượng giống cần thiết cho quá trình lên men

Quá trình nhân giống được tiến hành qua các bước sau: [4, tr 171]

Giống gốc cấy truyền ra ống thạch nghiêng đời 1 cấy truyền raống thạch nghiêng đời 2 lên men bình lắc (giống cấp 1) nuôi trongthùng tôn (giống cấp 2) lên men chính (giống cấp 3).

Quá trình nhân giống được tiến hành trong các thùng gây men

3.5.5 Lên men

Mục đích của khâu này là thông qua các hoạt động sống của vi khuẩn trongnhững điều kiện thích hợp để chuyển hoá đường glucoze và đạm vô cơ thành axitglutamic Nồng độ đường ban đầu trong dịch lên men là 10% [8]

Để đảm bảo cho quá trình lên men đạt hiệu quả cao phải chú ý khống chếcác điều kiện kỹ thuật như:

Nhiệt độ luôn giữ ở 32oC

Lượng không khí : 30 ÷ 40cm3/giờ cho 1m3 môi trường

Lọc nhằm tách riêng dung dịch có chứa axit glutamic ra khỏi xác tế bào

vi sinh vật lên men trước khi tiến hành công đoạn tiếp theo cô đặc chân không.Dùng thiết bị lọc màng dạng khung phẳng

3.5.7 Cô đặc chân không

Nhằm làm tăng nồng độ của dịch axit glutamic trước khi kết tinh

Thiết bị: Sử dụng thiết bị cô đặc chân không

3.5.9 Axit hóa và kết tinh

Mục đích: chuyển axit glutamic từ pha lỏng sang pha rắn tinh thể

Axit hóa axit glutamic: Toàn bộ dung dịch axit glutamic thu được trên đượcđưa về thùng kết tinh Cho cánh khuấy hoạt động liên tục để ngăn ngừa axitglutamic kết tủa quá sớm, kết tinh nhỏ và hiệu quả thấp Cho H2SO4 98% vào để tạođiểm đẳng điện ở pH = 3,22 thì thôi và bắt đầu làm lạnh

Làm lạnh và kết tinh: dịch axit glutamic sau khi đạt pH đẳng điện thì chonước lạnh khoảng 50C vào vỏ thùng và làm lạnh Trong quá trình này cánhkhuấy hoạt động liên tục làm cho axit glutamic kết tinh xốp và tơi, sau ít nhất

48 giờ thì quá trình kết tinh kết thúc

3.5.10 Ly tâm

Mục đích tách pha rắn và lỏng :

- Pha rắn: gồm axit glutamic đã kết tinh và lắng xuống, thu được axitglutamic ẩm

- Pha lỏng: gồm nước và một ít axit glutamic không kết tinh hòa tan vào

ta gọi đó là nước cái Phần nước cái đưa đi kết tinh lại

Thiết bị: Dùng thiết bị ly tâm tách nước để tách nước ra khỏi tinh thể axit

glutamic, với tốc độ ly tâm là 1450v/p

Nhiệt độ sấy < 800C thường từ 70- 800C là thích hợp

Quá trình kết thúc axit glutamic chỉ còn độ ẩm khoảng 0,5- 1%

Dùng thiết bị máy sấy băng tải để thực hiện quá trình sấy này

3.5.13 Làm nguội

Tinh thể axit glutamic được làm nguội trên băng tải làm nguội trước khibao gói

3.5.14 Bao gói

Tinh thể axit glutamic sau khi làm nguội được chuyển vào thiết bị bao gói

để bao gói trước khi được bảo quản Quá trình bao gói có ghi rõ khối lượng, ngàysản xuất của sản phẩm

Thiết bị: Dùng máy đóng bao bì để thực hiện quá trình này

CHƯƠNG 4TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT4.1 Kế hoạch sản xuất của nhà máy trong một năm

Nhà máy làm việc liên tục 3 ca/ngày Mỗi ca 8 giờ

Tháng 11 nhà máy nghỉ sản xuất 10 ngày để tu sửa và vệ sinh thiết bị

- Các ngày nghỉ trong năm:

+ Mỗi người công nhân được nghỉ phép 10 ngày/năm

+ Tết dương lịch nghỉ 1 ngày+ Tết âm lịch nghỉ 5 ngày+ Chiến thắng 30/4 nghỉ 1 ngày+ Quốc tế lao động nghỉ 1 ngày+ Giỗ tổ Hùng Vương nghỉ 1 ngày+ Quốc khánh 2-9 nghỉ 1 ngày+ Một tháng nghỉ chủ nhật 1 ngày

Ta có tổng kết thời gian sản xuất của nhà máy trong một năm như sau:

Số ngày làm việc trong năm: 366 – 31 = 335 ngày

Số ca làm việc trong năm: 335  3 = 1005 ca

Bảng 4.1: Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Ta giả sử tổn hao của từng công đoạn so với công đoạn trước đó như sau:

Nguyên liệu Tinh bột

Hòa nước 0,5 % Lọc 1%

Lượng axit glutamic trước khi bao gói là:

2000 5

, 0 100

Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 1,5%

Lượng axit glutamic thu được trước khi làm nguội là:

46 , 2030 5

, 1 100

Giả sử tinh thể axit glutamic có độ ẩm trước và sau khi sấy lần lượt là:

Độ ẩm trước khi sấy là 2,5%

Độ ẩm sau khi sấy là 0,4%

Khối lượng axit glutamic trước khi sấy đã tính hao hụt :

1 100

100 46

Hình 4.1: Sơ đồ cân bằng vật chất cho công đoạn sấy

Gọi V1 là lượng tinh thể axit glutamic ẩm đem sấy

C1 Nồng độ axit glutamic trước khi sấy : 100 - 2,5 =97,5%

C2 Nồng độ axit glutamic sau khi sấy : 100 – 0,4 = 99,6%

V2 Khối lượng axit glutamic trước khi sấy đã tính hao hụt : 2050,97 (kg/ca)

Ta có : V 1 C 1 = V 2 C 2

Vậy lượng tinh thể axit glutamic ẩm đem sấy là:

Sấy

V1 = 2095 , 14

5 , 97

6 , 99 97 ,

100 14

Hình 4.2: Sơ đồ cân bằng vật chất cho công đoạn lọc băng tải

Gọi V1 là lượng axit glutamic trước khi tiến hành lọc

C1 Nồng độ axit glutamic trước khi lọc : 100 - 8 = 92%

C2 Nồng độ axit glutamic sau khi lọc : 100 – 2,5 = 97,5%

V2 Khối lượng axit glutamic trước khi lọc đã tính hao hụt : 2116,30 (kg/ca)

4.2.5 Ly tâm

Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này 4%

Khối lượng axit glutamic trước khi ly tâm đã tính hao hụt là:

2336 , 27

4 100

100 82

V 1 C 1

V 2 C 2

Hình 4.3: Sơ đồ cân bằng vật chất cho công đoạn ly tâm

Gọi V1 là khối lượng dịch trước khi tiến hành ly tâm

C1 Nồng độ axit glutamic trước khi ly tâm : 30%

C2 Nồng độ axit glutamic sau khi ly tâm : 92%

V2 Khối lượng axit glutamic trước khi ly tâm đã tính hao hụt : 2336,27 (kg/ca)

4.2.6 Axit hóa, kết tinh

Giả sử hiệu suất kết tinh đạt 70%

Tỉ lệ hao hụt của quá trình này là 3%

Lượng axit glutamic trước khi hao hụt là:

14 , 7386 3

100

100 56

100 14 ,

4.2.7 Tẩy màu

Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 1%

Khối lượng dịch axit glutamic trước khi tẩy màu là:

22 , 10658 1

100

100 63

Sau khi cô đặc hàm lượng ẩm trong axit là 70%

Trước khi cô đặc nồng độ axit glutamic là 17% [8] nên hàm lượng ẩm trongdịch axit là 83%

Khối lượng axit glutamic trước khi cô đặc chân không đã tính hao hụt vàhiệu suất:

80

100 5 , 2 100

100 22

Gọi V1 là khối lượng dịch axit trước khi cô đặc

C1 Nồng độ axit glutamic trước khi cô đặc : 100 – 83 = 17%

C2 Nồng độ axit glutamic sau khi ly tâm : 100 – 70 = 30%

V2 Khối lượng axit glutamic trước khi cô đặc chân không đã tính hao hụt vàhiệu suất: 13664,38 (kg/ca)

4.2.9 Lọc tách sơ bộ

Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 2%

Giả sử hiệu suất của cả quá trình lọc đạt 90%

Khối lượng dịch axit sau khi hao hụt là:

73 , 24605 2

100

100 61

Nồng độ axit glutamic trong dịch trước khi lọc là 17% nên khối lượng dungdịch axit sau khi lên men là:

74 , 160821 90

100 17

100 73 ,

, 2 100

100 74

, 1044

38 , 164945

100

8 , 1 38 ,

100

40 38 ,

Lượng giống cho vào lên men là 5% thể tích dịch môi trường [8]

Vậy lượng giống cho vào là Vgiống = 7 , 899

100

5 97 ,

Giả sử tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 1,5%

Lượng môi trường trước khi tiến hành quá trình là:

01 , 88712 5

, 1 100

100 33

,

87381 



4.2.12 Pha chế dịch lên men

Lượng môi trường trước khi xảy ra hao hụt là:

68 , 90986 5

, 2 100

100 01

100

075 , 0 68 ,

100

0025 , 0 68 ,

100

05 , 0 68 ,

Lượng dịch đường ban đầu dùng lên men là:

136 , 48 68 , 24 2 , 27 45 , 49 90734 , 2 68

,

90986      (kg/ca)

Tổng lượng dịch đường cần dùng cho lên men là:

35 , 156712 15

, 65978 2

Giả sử hiệu suất đường hóa là 70%

Lượng tinh bột trước khi đường hóa là:

70

100 2 100

100 35

mtinh bột= 291382 , 2

80

100 2 100

100 66

Giả sử quá trình lọc đạt hiệu suất 95% và tỉ lệ hao hụt là 2%

Lượng tinh bột dùng cho quá trình sản xuất là:

95

100 2 100

100 2

100 66

4.3 Nhân giống

Ta phải tiến hành nhân giống nhiều cấp, ở đây ta chọn quá trình nhân giống

ba cấp, mới đủ giống tiếp vào lên men [4, tr 90]

4.3.1 Nhân giống cấp III

Lượng giống cho vào lên men là 5% thể tích dịch môi trường Vậy lượng

giống cần là Vgiống lên men = 7 , 899

100

5 97 ,

Bảng 4.2 : Thành phần và khối lượng môi trường nhân giống cấp III

Cơ chất Tỉ lệ (%) Khối lượng (kg/ca)

98 ,

16 ,

Bảng 4.4: Thành phần và khối lượng môi trường

4.3.4 Giữ giống trong ống thạch nghiêng

Lượng giống trong ống thạch nghiêng bằng 2% lượng giống cấp I

100

2 10

2 ,

trong môi trường thạch nghiêng

CHƯƠNG 5TÍNH TOÁN THIẾT BỊ5.1 Thiết bị xử lý nguyên liệu tinh bột

5.1.1 Hố chứa tinh bột ban đầu

Hố chứa có thể tích đủ để chứa được lượng tinh bột trong một ngày sảnxuất Hố được xây 1/2 chìm và 1/2 nổi, bên trong hố có đặt gàu tải để vận chuyểntinh bột lên thùng định lượng

Khối lượng tinh bột cần chứa trong một ca sản xuất là:

mtinh bột = 103801,64 (kg/ca)

Giả sử khối lượng riêng của tinh bột d = 1650 (kg/m3) [10, tr 48]

Thể tích của nguyên liệu tinh bột là

1650

64 , 103801

 (m3/ca)

Chọn hố chứa có cấu tạo dạng hình chủ nhật với hệ số chứa đầy là  = 0,9

thì ta có thể tích cần của hố là: Vhố = 69 , 9

9 , 0

91 , 62

 m3.Chọn hố chứa có kích thước lần lượt như sau: 3,3m  3,3m  6,5m

5.1.2 Thùng định lượng tinh bột

Thùng định lượng lượng tinh bột cho một ca sản xuất là thiết bị dạng hìnhtrụ, có đáy dạng hình nón, có nắp bằng

Số thiết bị cho một ca sản xuất là n = 1

Chọn hệ số chứa đầy của thùng chứa là  = 0,8 thì thể tích của thiết bịchứa là:

Vthiết bị = 78 , 64

8 , 0

91 , 62

 (m3)

Chọn đường kính thiết bị D = 3,5 (m);  = 60o;

Chọn h3 = 0,2 (m); Đường kính ống tháo d = 0,3 (m)

Tính tương tự như thùng chứa rỉ đường, ta có:

Chiều cao của phần đáy nón thiết bị là:

2

3 , 0 5 , 3 60

82 , 39 4

Không chọn thiết bị dự trữ, vậy số thiết bị cần dùng cho sản xuất là:

nthiết bị = 1 Có các kích thước như sau:

Vthiết bị = 78,64 (m3); Dthiết bị = 3,5 (m); dống tháo = 0,3 (m);  = 60o; hthiết

bị = 7,11 (m)

5.1.3 Thiết bị hòa tan tinh bột

Thiết bị được đặt bên dưới thùng chứa và định lượng tinh bột

Thiết bị hòa tan tinh bột có cấu tạo dạng hình trụ tròn bên trong có gắncánh khuấy để khuấy tinh bột khi tinh bột được tự chảy từ thùng định lượng xuống

Hình 5.1: Thùng chứa tinh bột

Hình 5.2:

Thiết bị hòa tan tinh bột

 (m3/h)

Chọn thiết bị lọc là một thùng chứa hình trụ tròn có gắn lưới lọc bên trong đểlọc rác trong tinh bột Thiết bị làm việc liên tục.Hãng sản xuất: DONGCHAU.,LTDChọn thiết bị có đường kính là D = 3,5m và chiều cao là h = 3,5m





(m3/1 lần nấu)

Hệ số chứa đầy của thiết bị dịch hóa là  = 0,60 Như vậy thể tích củathiết bị thực hiện quá trình dịch hóa là:

60 , 0

71 , 14

52 , 24 4

Có các kích thước như sau:

Vthiết bị = 24,52 (m3); Dthiết bị = 2,5 (m); hthiết bị = 7(m)

Hình 5.3:

Thiết bị dịch hóa và đường hóa

5.1.6 Thiết bị đường hóa

Chọn thiết bị đường hóa có thể tích đủ để thực hiện đường hóa lượng dịchtinh bột trong một ca sản xuất

Thể tích tinh bột đường hóa là: Vtinh bột = 138 , 45

1650

66 , 228443

 (m3/ca).Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị đường hóa là  = 0,85 và số thiết bị chomột ca sản xuất là n = 2 thiết bị Nên thể tích của một thiết bị thực hiện đườnghóa là:

85 , 0 2

45 , 138



 (m3)

Chọn đường kính thiết bị là D = 3,5 m, tương tự như thiết bị dịch hóa thì ta

có chiều cao của thiết bị đường hóa là: h = 4 2

44 , 81 4

2 





(m).Giả sử chiều cao của phần đỉnh của thiết bị là hđỉnh = 3 m, nên chiều cao củathiết bị là hthiết bị = 8,47 + 3 = 11,47m

Thời gian tiến hành đường hóa: 60 – 70h, nên số thiết bị cần dùng là:

nthiết bị = 2

8

70

 = 17,5

Không chọn thiết bị dự trữ Vậy số thiết bị cần dùng cho sản xuất là:

nthiết bị = 18 Có các kích thước như sau:

Vthiết bị = 81,44 (m3); Dthiết bị = 3,5 (m); hthiết bị = 11,47(m)

5.2 Thiết bị pha chế dịch lên men

Thiết bị có dạng hình trụ tròn, có cánh khuấy Thể tích của thiết bị có thểpha chế được lượng dịch lên men cho một ca sản xuất Chọn khối lượng riêngdịch lúc này là: d = 1061,04 (kg/m3) [10, tr61]

Thể tích của hỗn hợp dịch đường khi đưa vào thiết bị lên men là:

04 , 1061

68 , 90986

 (m3/ca)

Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị pha chế là  = 0,8

thì thể tích của thiết bị pha chế là:

8 , 0

75 , 85

 (m3)

h

Chọn đường kính thiết bị D = 3,5 m; Nên chiều cao của phần trụ là:

19 , 107 4

5.3 Thiết bị thanh trùng và làm nguội

Dịch đem thanh trùng và làm nguội trong 1 giờ là: 11089 (kg/h).

Khối lượng riêng của dịch là: d = 1061,04 (kg/m3) [10, tr61]

= 1,74.

Vậy số thiết bị: 2 thiết bị

5.4 Thùng chứa dịch lên men sau thanh trùng và làm nguội

Dịch đường sau khi qua thiết bị thanh trùng được chảy vào thùng chứa nàyrồi được bơm liên tục vào thiết bị lên men

Thùng được đặt dưới thấp so với thiết bị thanh trùng để dịch sau khi thanhtrùng có thể tự chảy vào thùng

Chọn thùng chứa có cấu tạo dạng hình chữ nhật có kích thước như sau3,5m x 2,5m x 1,5m

5.5 Thiết bị lên men

Quá trình lên men được thực hiện gián đoạn trong các thiết bị lên men theotừng ca sản xuất

Thể tích của dịch đường đưa vào thiết bị lên men là:

Vdịch lên men = 157,97 (m3/ca)

Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị lên men là  = 0,75

Thể tích của thiết bị lên men là: Vthiết bị = 210 , 63

75 , 0

97 , 157

Đặc tính kỹ thuật của thiết bị lên men:

Tỉ lệ chiều cao và đường kính bằng 3,41

Gọi đường kính của thiết bị lên men là D (m), chiều cao của thiết bị là 3,4D Thể tích của thiết bị lên men:

63 , 210 2

4 , 3

Vậy thiết bị lên men có đường kính D = 4,0m và chiều cao h = 13,6m

Cơ cấu chuyển đảo gồm các tuabin có đuờng kính 600  1000mm với cáccánh rộng 150  200mm, số vòng quay của cơ cấu đảo trộn 110 200vòng/phút

Thiết bị hoạt động dưới áp suất dư 0,25 MPa và để tiệt trùng ở nhiệt độ 130

140oC, áp suất bên trong thiết bị 50 kPa

Tổng thời gian lên men là 30h nên số thiết bị lên men cần dùng là:

nthiết bị =

8

30 = 3,75

Chọn thiết bị dự trữ là n = 1, vậy tổng số thiết bị lên men cần dùng cho nhàmáy là nthiết bị = 5 thiết bị

5.6 Thùng chứa dịch axit glutamic sau khi lên men

Thể tích của dịch axit cần chứa là Vdịch axit = 119 , 53

1380

38 , 164945

 m3/ca.Thùng chứa dịch có thể tích có thể chứa được lượng axit glutamic của một

ca sản xuất

Chọn hệ số chứa đầy của thùng là  = 0,9 thì thể tích của thiết bị là:

9 , 0

53 , 119

 (m3)

Chọn thùng chứa có cấu tạo dạng hình trụ tròn có đường kính của thiết bị là

D = 3,5m Như vậy chiều cao của thùng là: Vthùng chứa = 13 , 81

5 , 3 14 , 3

81 , 132 4

2 





m

5.7 Thiết bị nhân giống

5.7.1 Ống nhân giống thạch nghiêng

10 792 ,

Số ống nhân giống cần cho sản xuất một ngày là: 0 , 948

10

48 , 9

10 6 ,

Chọn các bình tam giác thể tích 100 ml để nhân giống cấp 1

Chọn đường kính của bình nhân giống cấp một là D = 20mm thì chiều cao của thiết bị là:

0 , 3

02 , 0 14 , 3

01 , 0 4