lu n v Ăn t t nghi pimgs.khuyenmai.zing.vn/files/tailieu/luan-van-bao-cao/kien-truc... · 1.8. ngu...

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

Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: “Thiết kế nhà máy sản xuất

axit glutamic”

GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh



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 5.14. Thiết bị kết tinh: ........................................................................................ 46



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



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.



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



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.



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.



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]



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]



phản ứng với amoniac cho aminoaxit mới là glutamin. Trong y học, axit glutamic

được dùng như thuốc chữa bệnh yếu cơ và choáng.

2.3. Phương pháp sản xuất axit glutamic:

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 hoá học. [5, trang13]

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 thuỷ phân. [5, trang 13]

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.

+ Phương pháp kết hợp [5, trang 15]



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

Hình 2.3 Corynebacterium Glutamicum



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 – 5 µ g/l. Còn nồng độ bioin tối thích cho sự sinh trưởng của

chủng ở khoảng 14 µ g/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



2.5.Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men [7]

2.5.1. Độ pH của môi trường

Các chủng vi khuẩn sinh tổng hợp L-Glutamic đều thích hợp ở môi trường

trung tính hay kiềm yếu ở pH=6,7 – 8. Trong quá trình lên men độ pH giảm vì tạo

ra axit glutamic và một số axit hữu cơ khác. Do đó phải điều chỉnh độ pH thường

xuyên bằng NH+4. Nguồn NH+4 sử dụng phổ biến là ure, nước NH3, khí NH3,

NH+4Cl,…

2.5.2.Sự cung cấp O2

Lên men tổng hợp axit glutamic là quá trình hiếu khí bắt buộc. Do đó sự

cung cấp oxi trong khi lên men là hết sức quan trọng. Nếu thiếu O2 thì sản phẩm

chủ yếu là axit lactic, nếu thừa oxi thì sản phẩm chủ yếu là axit -α-xetoglutaric. Oxi

được cung cấp cho dịch lên men bằng cách sục không khí vô trùng kết hợp với

khuấy trộn liên tục, vận tốc cánh khuấy 150 vòng \phút.

2.5.3 Nhiệt độ

Nhiệt độ thích hợp nhất cho quá trình lên men là 26-37oC, trong thực tế lên

men giai đoạn đầu ở 30-32oC và giai đoạn cuối 36-37oC.

2.5.4. Chất kích thích sinh trưởng

Qúa trình tổng hợp axit glutamic rất cần biotin. Biotin không chỉ là chất sinh

trưởng mà còn là chất xác định thành phần và số lượng các sản phẩm lên men. Sinh

khối của vi khuẩn tăng tỉ lệ với hàm lượng biotin nhưng với axit glutamic thì không

hoàn toàn như vậy: lượng axit glutamic được tạo thành nhiều nhất khi trong môi

trường hàm lượng biotin thấp hơn nhiều so với hàm lượng biotin cần thiết cho sự

phát triển tối đa của sinh khối. Biotin không làm thay đổi hoạt lực của các enzim

tổng hợp nên axit glutamic mà ảnh hưởng đến tính thẩm thấu của màng tế bào, làm

cho axit glutamic từ bên trong tế bào vi sinh vật khuyếch tán ra ngoài môi trường

lên men. Nồng độ biotin thích hợp nhất cho sinh tổng hợp axit glutamic 2-5g\l.

Nguồn cung cấp biotin là cao ngô, rỉ đường mía. Trong quá trình lên men

nếu dùng rỉ đường mía làm nguồn cung cấp đường và biotin thì thường xảy ra hiện

tượng thừa biotin sẽ không có lợi, sinh tổng hợp axit glutamic ít, nếu sục khí kém sẽ



tạo ra alanin và axit lactic. Vì vậy, người ta phải bổ sung thêm penicilin để kìm hãm

sự phát triển của vi khuẩn trong môi trường giàu biotin đồng thời tăng trưởng quá

trình tổng hợp axit glutamic.



CHƯƠNG III

CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN

CÔNG NGHỆ 3.1.Chọn phương pháp sản xuất [5]

Phương pháp lên men 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.

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 1 giai đoạn (trực tiếp).

3.1.1. Phương pháp lên men gián đoạn

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

thuật vi sinh như nuôi cấy vi sinh vật. Sau đó, chuyển hoá α_Ketoglutaric thành axit

glutamic nhờ enzyme aminotransferase và glutamatdehydrogenase.

Giai đoạn chuyển từ α_Ketoglutaric thành axit glutamic có thể sử dụng nhiều

chủng khác nhau như Pseudomonas, Xantonomas, Ervinia, Bacillus, Micrococus.

Nhược điểm của phương pháp này là dùng quá nhiều enzyme và axit amin làm

nguồn amin cho phản ứng dây chuyền nên ít được dùng trong công nghiệp.

3.1.2. Phương pháp lên men trực tiếp

Nguyên tắc của phương pháp này là sản xuất axit glutamic ngay trong dịch

nuôi cấy bằng một loại vi sinh vật duy nhất. Các sinh vật này đều có hệ enzyme đặc

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 cho quá trình

lên men.

Từ những năm 50 của thế kỉ XIX, ở Nhật Bản đã chú ý đến phương pháp lên

men trực tiếp axit glutamic và từ đó đến nay sản phẩm này hàng năm vẫn đứng đầu



trong 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.

Với những ưu điểm như vậy, ở đây tôi chọn phương pháp lên men một giai

đoạn để sản xuất acid glutamic

3.2.Quy trình sản xuất axit glutamic từ tinh bột sắn [2]

Tinh bột

Nước Pha loãng

Lọc

Dịch hoá Termamyl

Hạ nhiệt độ (60-650C)

Đường hoá γ _amylaza

Pha chế dịch lên men (pH= 6,7-6,9)

Thanh trùng và làm nguội

Lên men

Bã sinh khối tế bào Lọc tách sinh khối

Cô đặc (Bx=30)

Tẩy màu

to = 60-65 oC t = 70h

to = 90-95 oC t = 40 –45 phút

to = 125 oC t = 15 phút

K2HPO4 0,15%

MgSO4 0,075%

MnSO4 0,0025% Men giống

Chuẩn bị men giống

Than hoạt tính



Ép lọc

Axít hoá và kết tinh

Ly tâm Dịch sau ly tâm

Lọc rửa

Sấy

Làm nguội

Phân loại Bao gói

3.3 Thuyết minh quy trình sản xuất

3.3.1 Nguyên liệu

Tinh bột sắn là sản phẩm được chế biến từ củ sắn. Trong tinh bột sắn chứa

83-88% hàm lượng tinh bột. Hơn nữa, Việt Nam hiện là nước đứng thứ 3 về xuất

khẩu tinh bột sắn. Vì vậy, tinh bột sắn thích hợp để làm nguyên liệu sản xuất axit

glutamic

Sử dụng xylo để chứa tinh bột.

3.3.2. Pha loãng, lọc [1]

Pha loãng nhằm làm trương nở các hạt tinh bột và sau đó tiến hành lọc nhằm

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 trụ bên

trong là màng lọc bằng kim loại, đặt trong thùng lọc nhằm làm sạch tinh bột trước

khi đưa vào thủy phân. Sử dụng thùng lọc hình trụ, thép không rỉ, phía trên có màng

lọc bằng thép.

H2SO4 pH =3,22 to = 5 oC



3.3.3.Dịch hoá [3]

Mục đích của dịch hóa là chuyển hệ huyền phù các hạt tinh bột thành dạng dung

dịch hòa tan chứa các dextrin có chiều dài mạch ngắn hơn.

(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6

Quá trình dịch hóa bằng enzym α - amylaza được tiến hành ở t0 = 90-95,

pH = 5,5 ÷7. Tên chế phẩm enzym α - amylaza được sử dụng là Termamyl .

Thiết bị: Thực hiện quá trình dịch hóa trong các nồi phản ứng 2 vỏ, làm bằng thép

không gỉ, thân hình trụ [6, tr 87].

3.3.4.Làm nguội

Dịch tinh bột sau khi dịch hóa có nhiệt độ khoảng 90 -950 C. Do đó, phải làm nguội

để nhiệt độ dịch tinh bột giảm xuống khoảng 60-650 C để tiến hành quá trình đường hóa.

α - amylaza,

Hình 3.1. Thiết bị hoà tan tinh bột [21]

Hinh 3.2.Thiết bị dịch hoá [23]



3.3.5.Đường hoá [3]

Mục đích của đường hóa là nhằm chuyển dịch dextrose thành đường glucoza –

nguồn dinh dưỡng mà vi sinh vật lên men có thể sử dụng được.

Dùng emzym γ _amylaza 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 –

65oC, thời gian 70h. Thiết bị sử dụng cho quá trính dịch hóa và đường hóa là nồi 2 vỏ

làm bằng thép không gỉ, có thân dạng hình trụ

3.3.6. Phối chế dịch lên men [6]

Mục đích :Tạo ra môi trường cho VSV sử dụng trong

quá trình lên men tạo sinh khối.

Tiến hành: Phối trộn giữa dịch thuỷ phân tinh bột

và các chất khoáng vào môi trường lên men theo bảng

sau:[7]

Dịch đường hoá : 13%

K2HPO4 : 0,15%

MgSO4.7H2O : 0,075%

MnSO4 : 0,0025%

Cao ngô : 0,7%

Điều chỉnh pH đến :6,7 ÷ 6,9

3.3.7 Thanh trùng và làm nguội [7],[2]

Hình 3.4 Thiết bị pha chế [24]

Hinh 3.3.Thiết bị đường hoá[23]

lu n v Ăn t t nghi pimgs.khuyenmai.zing.vn/files/tailieu/luan-van-bao-cao/kien-truc... · 1.8. ngu...

Documents