Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

Vì vậy tinh bột sắn thích hợp làm nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm phục vụ cho công nghiệp thực phẩm.. Hiện nay ở nước ta vẫn còn ít các nhà máy sản xuất axit glutamic, mà phần lớ

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp 0 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

axit glutamic”

GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh

Trang 2

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 0

CHƯƠNG I LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 4

1.1.Đặc điểm tự nhiên của tỉnh Quảng Nam 5

1.2 Vùng nguyên liệu 5

1.3 Hợp tác hóa 5

1.4 Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu 5

1.5 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước 6

1.6.Giao thông vận tải: 6

1.7 Nhân công và thị trường tiêu thụ 6

1.8 Nguồn tiêu thụ sản phẩm 6

CHƯƠNG II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 8

2.1.Tinh bột sắn 8

2.2.Mì chính và axit glutamic 8

2.3 Phương pháp sản xuất axit glutamic: 10

2.4.Chủng vi sinh 11

2.5.Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men 13

CHƯƠNG III CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 15

3.1.Chọn phương pháp sản xuất 15

3.2.Quy trình sản xuất axit glutamic từ tinh bột sắn 16

3.3 Thuyết minh quy trình sản xuất 17

CHƯƠNG IV CÂN BẰNG VẬT CHẤT 29

4.1 Chọn các số liệu ban đầu 29

4.2 Biểu đồ sản xuất 29

4.3 Cân bằng vật liệu 30

4.4 Tổng kết 35

CHƯƠNG V TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 36

5.1 Xylo chứa tinh bột: 36

5.2 Thiết bị hòa tan 37

5.3 Thiết bị dịch hóa 38

5.4 Thiết bị đường hóa 39

5.5 Thùng pha chế dịch lên men: 39

5.6 Thiết bị thanh trùng và làm nguội: 41

5.7.Thiết bị nhân giống cấp I: 41

5.8 Thiết bị nhân giống cấp II: 42

5.9.Thiết bị nhân giống cấp III 43

5.10 Thiết bị lên men 43

5.11 Thiết bị lọc rửa 44

5.12.Thiết bị cô đặc 45

5.13 Thiết bị tẩy màu: 45

Trang 3

5.15.Thiết bị ly tâm 47

5.16 Thiết bị lọc 48

5.17 Sấy rung tầng sôi 48

5.18.Thiết bị phân loại 49

5.19 Thiết bị đóng gói 50

5.20 Chọn gàu tải 50

5.21 Chọn bơm 51

5.22.Thùng chứa 53

CHƯƠNG VI TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG 55

6.1.Tính tổ chức: 55

6.2 Tính xây dựng nhà máy: 59

6.3 Qui cách xây dựng nhà máy: 65

CHƯƠNG VII TÍNH HƠI – NƯỚC 69

7.1 Tính hơi 69

7.2 Tính nước 79

CHƯƠNG VIII KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 80

8.1 Kiểm tra đầu vào của nguyên liệu 80

8.2 Kiểm tra các công đoạn sản xuất 80

8.3 Kiểm tra chất lượng sản phẩm 81

CHƯƠNG IX AN TOÀN LAO ĐỘNG 82

9.1 Các nguyên nhân gây tai nạn lao động: 82

9.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động: 82

9.3 Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động: 83

KẾT LUẬN 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

Trang 4

MỞ ĐẦU

Nước ta có nguồn sắn dồi dào nhất, chúng được trồng ở khắp cả ba miền đất nước Với đặc tính dễ trồng, sản lượng cao, đầu tư ít nên tinh bột sắn tương đối rẻ

so với các loại tinh bột khác Vì vậy tinh bột sắn thích hợp làm nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm phục vụ cho công nghiệp thực phẩm

Trong công nghệ sản xuất và chế biến thực phẩm, bột ngọt (mì chính) là chất phụ gia thực phẩm được sử dụng khá rộng rãi Mì chính là muối mononatri của axit glutamic Hiện nay ở nước ta vẫn còn ít các nhà máy sản xuất axit glutamic, mà phần lớn là nhập từ nước ngoài, đây là lợi thế để xây dựng nhà máy sản xuất axit glutamic cung cấp cho thị trường trong nước

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 hoá 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 để 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 hoá 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

Trang 5

Có nhiều phương pháp sản xuất song có 4 phương pháp cơ bản: tổng hợp hoá học, thuỷ phân protit, lên men và kết hợp Song phương pháp lên men có nhiều ưu điểm hơn: không sử dụng nguyên liệu protit, không cần sử dụng nhiều hoá 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

Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu trong nước và tiến tới xuất khẩu, nên em được giao đề tài thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic với năng suất 4570 tấn sản phẩm/năm

CHƯƠNG I LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT

Khu vực miền Trung chưa có nhà máy sản xuất axit glutamic trong khi đó nguồn nguyên liệu phục vụ sản xuất của khu vực cũng rất phong phú Đây là một điều kiện rất thuận lợi để chúng ta tiến hành sản xuất loại sản phẩm này nhằm cung

Trang 6

cấp cho thị trường rộng lớn và tiến đến xuất khẩu Với những ưu điểm như vậy nên việc xây dựng một nhà máy sản xuất axit glutamic ở Quảng Nam là việc 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 Quảng Nam [16]

Quảng Nam nằm ở trung độ của Việt Nam, phía Bắc giáp Huế và Đà Nẵng, phía Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi, phía Tây giáp CHDCND Lào và tỉnh KonTum, phía Đông giáp biển Đông

Khí hậu nhiệt đới gió mùa; độ ẩm không khí trung bình 84%; gió Đông Bắc

từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau ( vận tốc gió trung bình 6-10m/s); gió Nam, Đông Nam, Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 8 (vận tốc gió trung bình-6 m/s) Nhiệt độ trung bình:25,4oC Mùa đông dao động từ 29-24oC Lượng mưa trung bình hằng năm: 2580mm, tập trung trong các tháng 9,10,11( chiếm 85% lượng mưa cả năm)

1.2 Vùng nguyên liệu

Ở Quảng Nam có nhà máy tinh bột sắn FOCOCEV, đồng thời tỉnh Quảng Nam còn giáp với tỉnh Quảng Ngãi, Bình định sẽ là nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy rất thuận lợi

1.3 Hợp tác hóa

Để thuận lợi cho việc thu mua nguyên liệu cũng như tiêu thụ sản phẩm, phế phẩm trong quá trình sản xuất, nhà máy cần hợp tác hóa với các nhà máy khác trong

và ngoài tỉnh như nhà máy đường, nhà máy tinh bột sắn, nhà máy thức ăn gia súc…cũng như được sử dụng những công trình chung như: điện, nước, giao thông, nước thải, để giảm bớt vốn đầu tư xây dựng, rút ngắn thời gian hoàn vốn, hạ giá thành sản phẩm

1.4 Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu [34]

Sử dụng từ hệ thống lưới điện quốc gia 500KV truyền tải về KCN bằng đường dây 110KV Tại chân KCN có Trạm biến áp 40 MVA (110/22), mạng 22 KV trong KCN

Trang 7

Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng lấy từ lò hơi riêng của nhà máy Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu DO được cung cấp từ các trạm xăng dầu trong tỉnh

1.5 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước [34]

Trong KCN có Nhà máy nước công suất 5.000 m3/ngày đêm cung cấp cho các Nhà máy Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải hoàn chỉnh

1.6.Giao thông vận tải:

Nằm gần Đà Nẵng, là đầu mối giao thông quan trọng của hai miền Nam Bắc Cách cảng Tiên Sa 29km về phía Bắc Ngoài ra còn có tuyến quốc lộ 14B nối Đà Nẵng với Tây Nguyên và Lào, Thái Lan Do đó thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm Kênh vận chuyển đa dạng với đường sắt, đường bộ, đường thuỷ, đường hàng không là những điều kiện thuận lợi về giao thông

1.7 Nhân công và thị trường tiêu thụ

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

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

1.8 Nguồn tiêu thụ sản phẩm

Nguồn tiêu thụ sản phẩm chủ yếu của công ty là hướng vào công ty Dược Bình Định Bidiphar, các công ty chế biến thức ăn gia súc, gia cầm trong khu vực vì đây là các công ty cần một lượng lớn axit glutamic để phục vụ cho sản xuất hàng năm Ngoài ra, các phế phẩm trong quá trình sản xuất cũng làm nguyên liệu cho nhà máy phân bón phục vụ cho trồng trọt

Bên cạnh đó xuất khẩu sản phẩm sang các nước Lào và Campuchia cũng là thị 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 tỉnh Quảng Nam

Trang 8

Trang 9

CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU

2.1.Tinh bột sắn [1],[5]

Tinh bột sắn được sản xuất trong quá trình chế biến củ sắn Có hai loại sắn: sắn đắng và sắn ngọt khác nhau về hàm lượng tinh bột và xianua Sắn đắng có nhiều tinh bột hơn nhưng đồng thời cũng có nhiều axit xyanhydric, khoảng 200 ÷ 300 mg/kg Sắn ngọt có ít axit xianhydric (HCN) và được dùng làm lương thực, thực phẩm Sắn trồng ở các tỉnh phía Bắc chủ yếu là sắn ngọt và tinh bột thu được không

có HCN

Thành phần hoá học của tinh bột sắn phụ thuộc chủ yếu vào trình độ kĩ thuật chế biến sắn Trong tinh bột sắn thường có các thành phần sau:

Tinh bột : 83 ÷ 88% [5]

Nước : 10,6 ÷ 14,4%

Xenluloza : 0,1 ÷ 0,3%

Đạm : 0,1 ÷ 0,4%

Chất khoáng : 0,1 ÷ 0,6%

Chất hoà tan : 0,1 ÷ 1,3%

Tinh bột sắn có kích thước xê dịch trong khoảng khá rộng 5 ÷ 40 µm Dưới kính hiển vi ta thấy tinh bột sắn có nhiều hình dạng khác nhau từ hình tròn đến hình bầu dục tương tự tinh bột khoai tây nhưng khác tinh bột ngô và tinh bột gạo ở chỗ không có hình đa giác

Cũng như các loại tinh bột khác tinh bột sắn gồm các mạch amilopectin và amiloza, tỷ lệ amilopectin và amiloza là 4:1 Nhiệt độ hồ hoá của tinh bột sắn nằm trong khoảng 60 ÷ 800C

2.2 Mì chính và axit glutamic

2.2.1 Tính chất vật lý [6]

Hình 2.1 Tinh bột sắn [17]

Trang 10

Bột ngọt (còn gọi là mì chính) là muối mononatri của axit glutamic hay nari glutamat dễ tan trong nước, thường gọi là mì chính (bột ngọt) được dùng làm gia

vị

Axit glutamic thuộc loại axit amin có chứa một nhóm amin và hai nhóm cacboxyl Điều chế bằng cách tổng hợp hoặc lên men gluxit

Axit L (+) - glutamic (thường gọi axit glutamic) là những tinh thể không màu, tonc = 247 - 249oC (phân huỷ), thăng hoa ở 200oC, độ quay cực riêng với tia D

ở 22oC: 31o Ít tan trong nước, etanol; không tan trong ete, axeton Đóng vai trò quan trọng trong việc trao đổi đạm Dùng trong y học, trong nghiên cứu sinh hoá,

bổ sung vào khẩu phần thức ăn Axit L (+) - glutamic có vị ngọt của thịt, còn axit D (–) - glutamic không có vị đó

2.2.2.Vai trò của axit glutamic [7]

Axit glutamic (còn gọi là axit – aminoglutaric) là hợp chất phổ biến nhất trong các protein của các loại hạt ngũ cốc, như trong prolamin của các hạt đậu chứa 43-46% axit này Axit glutamic đóng vai rò rất quan trọng trong việc trao đổi chất của cơ thể động vật, nhất là các cơ quan não bộ, gan và cơ nâng cho khả năng hoạt động của cơ thể Axit glutamic tham gia phản ứng thải loại amoniac, một chất độc với hệ thần kinh Amoniac là chất thải trong quá trình trao đổi chất Axit glutamic

Hình 2.2 Cấu trúc phân tử axit glutamic[18]

Trang 11

phản ứng với amoniac cho aminoaxit mới là glutamin Trong y học, axit glutamic được dùng như thuốc chữa bệnh yếu cơ và choáng

Có nhiều phương pháp để sản xuất axit glutamic, từ các nguồn nguyên liệu khác nhau Hiện nay, trên thế giới có bốn phương pháp cơ bản

Phương pháp này ứng dụng các phản ứng tổng hợp hóa học để tổng hợp nên axit glutamic và các amino axit khác từ các khí thải của công nghiệp dầu mỏ hay các ngành khác Tuy nhiên phương pháp này yêu cầu kĩ thuật cao, việc tách L-axit glutamic rất khó khăn nên giá thành sản phẩm cao

Phương pháp này sử dụng các tác nhân là hóa chất hoặc enzyme để thủy phân các nguyên liệu có hàm lượng protein cao, tạo ra hỗn hợp các amino axit trong

đó có axit glutamic Sau đó tách axit glutamic ra khỏi hỗn hợp bằng phương pháp hóa lý

-Ưu điểm: + Khống chế được qui trình và các điều kiện sản xuất

+ Có thể áp dụng ở các cơ sở thủ công, bán cơ giới hóa

+ Ổn định được chất lượng sản phẩm của từng mẻ

-Nhược điểm:

+ Nguyên liệu sử dụng phải có hàm lượng protein cao

+ Sử dụng nhiều thiết bị, hóa chất, thiết bị chống ăn mòn + Hiệu suất thấp dẫn đến giá thành cao

Trang 12

Đây là phương pháp kết hợp giữa hóa học và lên men.Với phương pháp này hiệu suất cao nhưng nó đòi hỏi kĩ thuật trang thiết bị hiện đại và chính xác Vì vậy phương pháp này chỉ dùng trong nghiên cứu

+ Phương pháp lên men (sinh tổng hợp) [5, trang 14]

Lên men là phương pháp được sử dụng rộng rãi để sản xuất axit glutamic

Phương pháp này dùng các 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, giá thành hạ

+ Có thể sử dụng các loại nguyên liệu khác nhau + Tạo ra axit glutamic dạng L, có hoạt tính sinh học cao

- Nhược điểm:

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

+ Đảm bảo vô trùng mới tạo sản phẩm

+ Khó điều khiển được quá trình

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

2.4.Chủng vi sinh [20]

Tham gia vào quá trình lên men sản xuất axit glutamic, chủng vi sinh thường

sử dụng là: Corynebacterium Glutamicum, Brevibacterium Lactofermentus, Micrococus Glutamicus; nhưng chủ yếu nhất vẫn là chủng Corynebacterium Glutamicum (loại vi khuẩn này đã được nhà vi sinh vật Nhật Bản Kinosita phát hiện

Trang 13

từ 1956, có khả năng lên men từ tinh bột, ngô, khoai, khoai mì để tạo ra axit glutamic)

Giống vi khuẩn thuần khiết này được lấy từ ống thạch nghiêng tại các cơ sở giữ giống, sau đó được cấy truyền, nhân sinh khối

trong môi trường lỏng Khối lượng sinh khối được

nhân lên đến yêu cầu phù hợp cho quy trình sản xuất

đại trà Trước khi nhân, cấy, môi trường lỏng phải

được thanh trùng bằng phương pháp Pasteur

Chủng vi khuẩn giống phải có khả

năng tạo ra nhiều axit glutamic, tốc độ

sinh trưởng phát triển nhanh, có tính ổn định cao trong thời gian dài, chịu được nồng độ axit cao, môi trường nuôi cấy đơn giản, dễ áp dụng trong thực tế sản xuất

* Cơ chế tổng hợp thừa axit glutamic:

Tính thấm của màng tế bào bị thay đổi vì thiếu biotin, do tác dụng của penicillin hay dẫn xuất của chất béo Nếu tính thấm không bị thay đổi thì chỉ diễn ra

sự tổng hợp axit gutamic trong tế bào và không có sự tiết axit này ra môi trường Như vậy, axit glutamic nồng độ cao sẽ ức chế phản ứng của glutamate-dehydrogenaza tạo thành axit glutamic Do biến đổi về tính thẩm thấu, tế bào chỉ cho axit glutamic ra ngoài và trong nội bào nồng độ axit amin này thấp nên không

có sự ức chế ngược bởi sản phẩm cuối cùng Sự hư hại tính thấm xuất hiện khi nồng

độ biotin tối ưu là 2 – 5µg/l Còn nồng độ bioin tối thích cho sự sinh trưởng của chủng ở khoảng 14µg/l Cũng có thể tạo ra sự hư hại này bằng cách bổ sung các chất hoạt động bề mặt như Tween 60-polyoxyetylen- socbitanmonostearat, Tween-40poyoxyetylen-sobitan-monopalmitat như penicillin Các tác nhân bề mặt này được bổ sung vào giữa hay cuối pha sinh trưởng Việc penicillin gây hư hại cho tính thấm có ý nghĩa thực tiễn đặc biệt vì nhờ đó có thể sử dụng các nguyên liệu phức tạp như rỉ đường [4, tr 19]

Hình 2.3 Corynebacterium Glutamicum

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	595,24 KB