Đang tải... (xem toàn văn)
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.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA 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 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. GVHD:Th.S NGUYỄN T. MINH XUÂN SVTH:TRẦN T. THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm 1 Ông Kikunae Ikeda [27] ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA 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 phẩm/năm từ nguyên liệu là tinh bột sắn. GVHD:Th.S NGUYỄN T. MINH XUÂN SVTH:TRẦN T. THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Khu vực miền Trung và các tỉnh Tây Nguyên chưa có nhà máy sản xuất axit 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 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 Gia Lai 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 Gia Lai Gia Lai nằm ở khu vực phía Bắc của Tây Nguyên, có diện tích tương đối lớn. Phía bắc giáp tỉnh Kon Tum, phía nam giáp tỉnh Đắk Lắk, phía tây giáp Campuchia với 90 km đường biên giới quốc gia, phía đông giáp các tỉnh Quảng Ngãi, Bình Định và Phú Yên. Đặc biệt có khu công nghiệp Trà Đa nằm trong thành phố Plêiku là điều kiện rất thuận lợi cho vấn đề cung cấp điện, nước, hơi và nhiên liệu. Khí hậu gió mùa cao nguyên, một năm có hai mùa: mùa mưa bắt đầu từ tháng 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 từ 1.200 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 cung cấp nguyên liệu cho nhà máy rất thuận lợi. Nhà máy tinh bột sắn ở Kon Tum cũng cách khu công nghiệp 50km về phía Bắc sẽ là nguồn cung cấp tinh bột cho sản xuất. GVHD:Th.S NGUYỄN T. MINH XUÂN SVTH:TRẦN T. THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA 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 máy hoạt động. 1.3. Hợp tác hóa Khu công nghiệp Trà Đa là khu công nghiệp lớn của tỉnh Gia Lai và khu vực Bắc Tây Nguyên nói chung nên quá trình hợp tác hóa với các nhà máy khác về sử dụng các công trình công cộng như điện, nước, hệ thống giao thông, hệ thống cấp thoát nước… sẽ thuận lợi, giảm chi phí đầu tư. 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 việc cung cấp điện cho khu công nghiệp nói chung và nhà máy nói riêng sẽ luôn được đảm bảo. Bên cạnh đó, việc tạo điều kiện thuận lợi và sự quan tâm đầu tư của tỉnh nên 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 các nhà máy thực phẩm nên nguồn nước cung cấp cho nhà máy được lấy từ nguồn nước 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 chung của 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 Đông Bắc Campuchia về hướng Tây. Quốc lộ 25 nối với Phú Yên. Ngoài ra, đường Hồ Chí Minh cũng đi qua địa bàn tỉnh Gia Lai. Các quốc lộ 14, 25 nối Gia Lai với các tỉnh Tây Nguyên và duyên hải miền Trung rất thuận tiện cho vận chuyển hàng hóa đến cảng để xuất khẩu và các trung tâm kinh tế lớn của cả nước. GVHD:Th.S NGUYỄN T. MINH XUÂN SVTH:TRẦN T. THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA 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 con đường 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 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 cho sản phẩm của công ty chủ yếu là hướng vào các công ty chế biến thực phẩm, các công ty chế biến dược phẩm, các công ty chế biến thức ăn gia súc, gia cầm trong khu vực vì đây là các công ty cần một lượng axit glutamic để phục vụ cho việc sản xuất hàng năm. Ngoài ra, các chế 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 khu công nghiệp Trà Đa của tỉnh Gia Lai. GVHD:Th.S NGUYỄN T. MINH XUÂN SVTH:TRẦN T. THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2.1. Axit glutamic Axit glutamic là loại axit amin cơ thể có thể tổng hợp được, nó có nhiều trong các loại thực phẩm như protein thịt động vật, thực vật như cà rốt, rong biển, … Axit glutamic có công thức phân tử: C 5 H 9 NO 4 Axit glutamic có trọng lượng phân tử 147,13, bị phân giải ở nhiệt độ 247 ÷ 249 o C, điểm đẳng điện là pH = 3,22. Có tính chất là hoà tan trong nước, hầu như không tan trong cồn, ete và một số dung môi. Axit glutamic phân bổ rộng rãi trong tự nhiên dưới dạng hợp chất và dưới dạng tự do. Trong sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật, chúng có khả năng tổng hợp axit 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 pháp hóa học, phương pháp thủy phân, phương pháp kết hợp, phương pháp lên men. 2.2.1. Phương pháp hóa học: GVHD:Th.S NGUYỄN T. MINH XUÂN SVTH:TRẦN T. THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm 6 Hình 2.1: Cấu trúc phân tử axit glutamic [28] ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA Là phương pháp 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 hỏa hay các nguồn khác. Phương pháp hóa này chỉ thực hiện được ở những nước có công nghiệp 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 hợp các 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 dụng nguyên 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 tạo phản ứng tổng hợp các chất trung gian. Sau đó, lợi dụng vi sinh vật tiếp tục tạo ra axit amin. Phương pháp này tuy nhanh nhưng yều cầu kỹ thuật cao, chỉ áp dụng cho 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. GVHD:Th.S NGUYỄN T. MINH XUÂN SVTH:TRẦN T. THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA 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). 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 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. 2.2.4.2. 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 NH 3 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. 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. GVHD:Th.S NGUYỄN T. MINH XUÂN SVTH:TRẦN T. THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA Các chủng này thiếu enzyme α-ketoglutarat-dehydrogenaza, nhưng có hoạt tính cao 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 axit béo. Sự hư hại tính thấm xuất hiện ở nồng độ biotin tối ưu là 2-5µg/l. Còn nồng độ biotin 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 dùng glucoza, fructoza, maltoza, saccaroza, rỉ đường, tinh bột,…Ở Việt Nam và nhiều nước trên thế giới hiện nay sản xuất axit glutamic từ rỉ đường và tinh bột sắn, là hai nguồn nguyên liệu chủ yếu. Các chất khoáng thường được sử dụng trong quá trình sản xuất bao gồm: K 2 HPO 4 , MnSO 4 , MgSO 4., Nguồn nitơ thường dùng là urê, với tỷ lệ phụ thuộc vào từng chủng, cũng có thể dùng (NH 4 ) 2 SO 4 ,(NH 4 )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 hàm lượng đường có trong môi trường, vào phương pháp cho đường vào dịch nuôi cấy 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 lên men, người ta có thể sử dụng nồng độ đường cao ngay từ ban đầu. Nhưng phương pháp sử dụng đường làm nhiều lần trong suốt thời gian lên men thường cho hiệu quả cao hơn. Lên men trong 2 ÷ 3 ngày. Nhiệt độ lên men nên duy trì 30-32 o C. GVHD:Th.S NGUYỄN T. MINH XUÂN SVTH:TRẦN T. THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA Thông khí trong môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến thời gian lên men. Oxy phải được cung cấp thường xuyên. Trong thực tế sản xuất, chỉ cần điều kiện thoáng khí 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 glutamic tinh 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 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT 3.1. Chọn phương pháp sản xuất Có nhiều phương pháp để sản xuất axit glutamic bao gồm: phương pháp hóa 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 pháp này có nhiều ưu việt là sử dụng nguyên liệu gluxit, hiệu suất thu hồi cao, giá thành 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 GVHD:Th.S NGUYỄN T. MINH XUÂN SVTH:TRẦN T. THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm 10 Hình 3.1: Chủng Corynebacterium [29] [...]... 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 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm - Hình 3.3: Tinh bột sắn[6] ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 14 Khoa: HÓA 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. .. tải Sấy Làm nguội Bao gói Bảo quản 3.5 Thuyết minh qui trình 3.5.1 Xử lí nguyên liệu GVHD:Th.S NGUYỄN T MINH XUÂN SVTH:TRẦN T THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm - - 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA Nguyên liệu tinh bột 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... (kg/ca) Tỷ lệ tinh bột đã xử lý đưa vào pha chế dịch lên men là: 100% tinh bột 4.2.13 Tinh bột a Đường hóa Tỉ lệ hao hụt là 2% Giả sử hiệu suất đường hóa là 70% Lượng tinh bột trước khi đường hóa là: mtinh bột= 156712,35 × 100 100 × = 228443,66 (kg/ca) 100 − 2 70 b Dịch hóa GVHD:Th.S NGUYỄN T MINH XUÂN SVTH:TRẦN T THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm -... tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm - - 32 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ 5.1 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 sản xuất Hố được xây 1/2 chìm và 1/2 nổi, bên trong hố có đặt gàu tải để vận chuyển tinh bột lên thùng định lượng Khối lượng tinh. .. tấn/ năm Như vậy năng suất mỗi ca của nhà máy là: maxit glutamic = 2000 : 1005 = 1,990 tấn/ ca = 1990 kg/ca 4.2.1 Bao gói Tỉ lệ hao hụt là 0,5% GVHD:Th.S NGUYỄN T MINH XUÂN SVTH:TRẦN T THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 22 Khoa: HÓA Lượng axit glutamic trước khi bao gói là: 1990 × 100 = 2000 (kg/ca) 100 − 0,5 4.2.2 Làm nguội Tỉ lệ... lượng tinh bột Thùng định lượng lượng tinh bột cho một ca sản xuất là thiết bị dạng hình trụ, có đáy dạng hình nón, có nắp bằng Số thiết bị cho một ca sản xuất là n = 1 GVHD:Th.S NGUYỄN T MINH XUÂN SVTH:TRẦN T THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm - - 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA Chọn hệ số chứa đầy của thùng chứa là ϕ = 0,8 thì thể tích của thiết. .. TRANG Thiết bị dịch hóa và Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm đường hóa - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 36 Khoa: HÓA 5.1.6 Thiết bị đường hóa Chọn thiết bị đường hóa có thể tích đủ để thực hiện đường hóa lượng dịch tinh bột trong một ca sản xuất Thể tích tinh bột đường hóa là: Vtinh bột = 228443,66 = 138,45 (m3/ca) 1650 Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị đường hóa là ϕ... 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 GVHD:Th.S NGUYỄN T MINH XUÂN SVTH:TRẦN T THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm - - 21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA Bảng 4.1: Biểu đồ sản xuất của nhà máy Tháng Số ngày làm Số ca làm 1 2 3 4... men Dùng thiết bị tẩy màu có cột than hoạt tính cố định và cho dung dịch cần tẩy đi qua cột GVHD:Th.S NGUYỄN T MINH XUÂN SVTH:TRẦN T THÙY TRANG Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic năng suất 2000 tấn sp/năm - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 19 Khoa: HÓA 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. .. khuấy tinh bột khi tinh bột được tự chảy từ thùng định lượng xuống Chọn thùng hòa tan tinh bột do Trung Quốc sản xuất có kích thước như sau: Đường kính D = 3,5m; chiều cao h = 3 Hình 5.2: Thiết bị hòa tan tinh bột [18] 5.1.4 Thiết bị lọc lưới Chọn thiết bị cho một ca sản xuất là nthiết bị = 1, không có thiết bị dự trữ Thể tích tinh bột cần được lọc là: Vtinh bột = 189,68 = 23,71 (m3/h) 8 Chọn thiết . trình sản xuất bao gồm: K 2 HPO 4 , MnSO 4 , MgSO 4. , Nguồn nitơ thường dùng là urê, với tỷ lệ phụ thuộc vào từng chủng, cũng có thể dùng (NH 4 ) 2 SO 4 ,(NH 4 )Cl. 2.5. Lên men Trong sản xuất. màu _amylaza _amylaza K 2 HPO 4 0,15% MgSO 4 0,075% MnSO 4 0,0025% FeSO 4 0,05 Than hoạt tính Dịch đường 38 45 % dầu lạc 0,1% Urê 1,8% ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khoa: HÓA 3.5. Thuyết minh qui trình 3.5.1 chất khoáng vào môi trường lên men theo bảng sau: [4, tr 84] Nồng độ đường : 10% K 2 HPO 4 : 0,15% MgSO 4 7H 2 O : 0,075% MnSO 4 : 0,0025% FeSO 4 : 0,05% Điều chỉnh pH đến : 6,7 ÷ 6,9 Dùng các