Thuyeminh 4595 0365

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]



Mục đích: Nhằm vô trùng môi trường dinh dưỡng trước khi lên men tránh

xâm nhiễm của vi sinh vật gây hại và sau đó hạ nhiệt độ của môi trường dinh dưỡng

xuống nhiệt độ lên men thích hợp với vi sinh vật.

Tiến hành: dịch được bơm ngựơc chiều với hơi nước, để tạo ra quá trình trao đổi

nhiệt.

Thanh trùng ở 125oC

Thời gian: 15 phút.

Sau khi thanh trùng dịch phải được hạ nhiệt độ 30 ÷320C

Yêu cầu dịch lên men phải vô trùng tuyệt đối.

Chọn thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng

3.3.8. Giống vi sinh vật [5]

Giống sử dụng là vi khuẩn Corynebacterium glutamicum.

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

3.3.8.1. Cấy truyền ra ống thạch nghiêng

-Môi trường thạch nghiêng: [5]

Pepton : 1%

Cao thị bò : 1%

NaCl tinh chế : 0,5%

Thạch : 2%

Hình 3.5. Thiết bị thanh trùng bản mỏng[25]



- Pha trộn môi trường: Dùng nước hoà tan các chất, cho thạch vào sau đó cho

NaOH vào điều chỉnh pH = 7 ÷ 7,2. Cuối cùng cho môi trường vào ống nghiệm

thanh trùng 20 ÷ 30 phút, áp lực 1kg/cm2. Sau đó hạ nhiệt độ xuống 50 ÷ 600C, để

ống nghiệm nghiêng thạch đông lại, sấy ở 45 giờ ở t0 = 320C, đem bảo quản lạnh.

- Tiến hành : Dùng que cấy cấy giống gốc từ các ống thạch nghiêng để vào tủ

ấm trong 24 giờ cho khuẩn lạc phát triển, ta được giống đời 1, cấy truyền sang ống

thạch nghiêng một lần nữa ta được giống đời 2.

3.3.8.2. Giống cấp 1

-Môi trường giống cấp 1:[5]

Đường glucoza tinh khiết 2,5%

Rỉ đường 0,25%

Nước chấm 0,32%

MgSO4.7H2O 0,04%

Fe, Mn (đã pha 2000g/l) 0,002%

Urê 0,5%

B1 (đã pha 150g/l) 0,00015%

- Chuẩn bị môi trường: Dùng nước hoà tan các chất cho vào các bình tam giác

1000ml, sau đó điều chỉnh pH = 7 ÷ 7,2, sau đó đem đi thanh trùng 20 ÷30 phút, áp

lực 1kg/cm2, sau đó để nguội xuống 50 ÷ 600C rồi tiến hành cấy giống.

-Tiến hành: Giống từ các ống thạch nghiêng được cấy vào các bình tam giác

sau đó đưa vào các máy lắc trong 24 giờ, sau đó bảo quản lạnh ở 50C.

3.3.8.3. Giống cấp 2

- Môi trường cấp 2 (thiết bị lên men 60 lít): [5]

Đường glucoza 2000g

MgSO4 24g

H3PO4 60g

Nước chấm 300ml

Rỉ đường 600g

Urê 480g



Dầu lạc 60ml

B1 20mg

KOH để pH = 9

- Chuẩn bị môi trường: Các chất được hoà trộn cùng với nước sau đó thanh

trùng ở 1200C trong thời gian 30 phút. Sau đó làm nguội xuống còn 320C và tiến

hành lên men trong các thiết bị lên men.

-Tiến hành: Quá trình nuôi giống khống chế ở nhiệt độ 320C, áp suất

1kG/cm3 không tiếp urê và dầu như quá trình lên men chính, lượng không khí cho

vào khoảng: 850 ÷ 1100 lít/giờ, kiểm tra pH 1 giờ 1 lần hoặc lượng không khí tăng

dần tính từ giống nhỏ sang lên men chính theo tỉ lệ 1,0 - 0,25 - 0,5l/l.phút: (lít

không khí/lít môi trường /1 phút). Đến giờ thứ 8 thì soi chọn giống: Nồi nào dùng

được thì 9 giờ giống có thể cấy tiếp sang nồi lên men chính (Đo OD dịch lên men,

soi nồng độ vi khuẩn và xác định hàm lượng đường sót…) nếu chưa đạt yêu cầu thì

có thể kéo dài thời gian lên men thêm 1 ÷ 2h nữa.

3.3.9. Lên men [7],[2]

Mục đích : Thông qua các hoạt động sống của vi khuẩn trong những điều kiện

thích hợp để chuyển hoá đường và đạm thành acid glutamic. Nồng độ dịch lên men

10÷14%.

Hình 3.6: Thiết bị nhân giống cấp II [26]



Tiến hành: Môi trường sau khi chuẩn bị và thanh trùng xong được làm nguội

đến nhiệt độ lên men và cấy men giống vào với tỉ lệ 1% để lên men. Thời gian lên

men 32-38h, nhiệt độ lên men 32-38oC. Trong quá trình lên men phải cung cấp

không khí vô trùng liên tục, bổ sung thêm ure để điều chỉnh pH của môi trường lên

men và phải khuấy trộn. Do môi trường lên men tạo nên axit glutamic cùng với

thành phần của môi trường có xu hướng làm tăng sức căng bề mặt. Vì vậy, trong

quá trình lên men tạo thành nhiều bọt ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp nên

phải sử dụng chất phá bọt.

Trong quá trình lên men, đường được bổ sung liên tục và tự động khi nồng độ

oxi hòa tan hoặc pH giảm. Nồng độ đường bổ sung từ 38 – 45% [2].

3.3.10. Lọc

Mục đích: để loại xác tế bào vi khuẩn sau quá trình lên men.

Dung dịch sau lên men được lọc bằng thiết bị lọc khung bản.

Hình 3.7: Thiết bị lên men [28]



3.3.11. Cô đặc [2]

Dịch sau lên men có nồng độ axit glutamic khoảng 17 %, sẽ đưa qua hệ thống cô

đặc chân không để tạo dung dịch axit glutamic có nồng độ khoảng 30%

3.3.12. Tẩy màu

Mục đích: Dùng than hoạt tính để hấp thụ những chất màu, tạp chất được sinh ra

trong quá trình lên men.

Dùng thiết bị tẩy màu có cột than hoạt tính cố định và cho dung dịch cần tẩy di

qua cột.

3.3.13. Ép lọc.

Hình 3.8. Hệ thống lọc khung bản [27]

Hình 3.9. Thiết bị cô đặc chân không [12]



Sau khi tẩy màu cần cho vào thiết bị ép lọc để làm trong dung dịch. Sử dụng thiết

bị lọc khung bản.

3.3.14. Axít hoá và kết tinh [5]

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 được đưa

về thùng kết tinh. Cho cánh khuấy hoạt động liên tục để ngăn ngừa axit glutamic kết tủa

quá sớm, kết tinh nhỏ và hiệu quả thấp. Cho H2SO4 98% vào để tạo điểm 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 cho nước

lạnh khoảng 50C vào vỏ thùng và làm lạnh. Trong quá trình này cánh khuấy 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.

3.3.15. Ly tâm [2]

Mục đích tách pha rắn và lỏng :

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

glutamic 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.

Hình 3.10. Thiết bị kết tinh[29]



3.3.16. Lọc

Tinh thể sau khi ly tâm còn ẩm và có bám màu nâu nên cần được làm sạch

bằng quá trình ép lọc.

3.3.17. Sấy

Mục đích : Axit glutamic hút ẩm rất nhanh nên sau ly tâm phải sấy ngay.

Tiến hành : Axit glutamic ẩm đưa vào thiết bị sấy nhờ cơ cấu rung và chạy

trên băng chuyền liên tục, không khí nóng được thổi liên tục vào làm bay hơi ẩm và

làm khô acid.

Hình 3.12. Thiết bị lọc [32]



3.3.18. Làm nguội

Tinh thể axit glutamic được làm nguội trên băng tải làm nguội trước khi bao

gói.

3.3.19. Phân loại

Axit glutamic sau khi sấy được cho qua sàng rung phân loại để phân loại hạt

trước khi đưa vào đóng gói.

3.3.20. Bao gói [2]

Mục đích: Tạo sản phẩm hoàn chỉnh, đảm bảo sản phẩm có thể được bảo quản

trong một thời gian nhất định mà không ảnh hưởng đến chỉ tiêu về chất lượng, vệ

sinh an toàn thực phẩm.

Tiến hành: Axit glutamic sau khi làm nguội được đưa vào máy đóng gói trong

các túi 0,5 kg. Ở giữa túi có ghi nhãn hiệu, khối tịnh lượng, ngày sản xuất, hạn sử

Hình 3.13. Thiết bị sấy rung tầng sôi [33]

Hình 3.14 Máy phân loại XZS [33]



dụng và cách sử dụng. Các túi axit glutamic nhỏ 0,5kg được bọc trong 1 túi lớn

khoảng 10 kg được bọc bằng giấy chống ẩm và đóng hộp carton đưa qua nhập kho

[16].

Hình 3.15. Thiết bị bao gói đứng TTM-1300KB [33]



CHƯƠNG IV

CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Chọn các số liệu ban đầu

Năng suất của nhà máy: 4570 tấn sản phẩm/năm

Nguyên liệu dùng: tinh bột.

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

Pha loãng,lọc 0,5%

Dịch hoá 2%

Đường hoá 2%

Pha chế dịch lên men 1%

Thanh trùng và làm nguội 1%

Lên men 2%

Lọc 2%

Cô đặc 1%

Tẩy màu 1%

Axít hoá và kết tinh 1,5%

Ly tâm 2%

Lọc 1,5%

Sấy 1%

Phân loại 0,5%

Làm nguội và bao gói 1%

4.2. Biểu đồ sản xuất

Nhà máy làm việc một năm 12 tháng, một ngày làm 3 ca. Mỗi ca 8 giờ.

Trong đó có tháng 11 là nghỉ 10 ngày để vệ sinh và bảo dưỡng thiết bị sản xuất, 10

ngày nghỉ do sự cố kỹ thuật và 4 ngày nghỉ tết âm lịch.

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



Số ngày làm việc trong năm: 365 – 24 = 341 ngày.

Số ca làm việc trong năm: 341 × 3 = 1023 ca.

4.3 Cân bằng vật liệu

Nhà máy sản xuất axit glutamic tinh thể với năng suất 4570 tấn/năm. Như

vậy năng suất mỗi ngày của nhà máy là:

maxit glutamic = 4570 : 341 = 13,4 tấn/ngày = 13400 kg/ngày

4.3.1.Làm nguội và bao gói

Tỉ lệ hao hụt là 1%

Lượng axit glutamic trước khi bao gói là:

35,135351100

10013400 =

−× (kg/ngày)

4.3.2. Phân loại

Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 0,5%

Lượng axit glutamic thu được trước khi phân loại là:

37,136035,0100

10035,13535 =

−× (kg/ngày)

4.3.3. Sấy


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

Độ ẩm trước khi sấy là 3%

Độ ẩm sau khi sấy là 0,4%

Lượng tinh thể axit glutamic ẩm đem sấy là:

141093100

4,0100

1100

10037,13603 =

−

−×

−× (kg/ngày)

4.3.4. Lọc rửa

Tỉ lệ hao hụt là 1,5%

Giả sử độ ẩm của axit glutamic trước khi lọc là 8%.

Độ ẩm sau khi lọc là 3%



Lượng axit glutamic trước khi tiến hành lọc là:

14109 42,151028100

3100

5,1100

100=

−

−×

−× (kg/ngày)

4.3.5. Ly tâm

Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này 2%

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

63,154102100

10042,15102 =

−× (kg/ngày)

Giả sử độ ẩm của axit glutamic trước khi ly tâm là 11%.

Độ ẩm sau khi ly tâm là 8%

Lượng axit glutamic trước khi ly tâm là:

1593011100

810063,15410 =

−

−× (kg/ngày)

4.3.6. Axit hóa, kết tinh

Tỉ lệ hao hụt là 1,5%.

Độ ẩm trước li tâm 11%, tức độ ẩm sau kết tinh là 11%.

Nồng độ axit glutamic trước kết tinh 30% . [ 2]

Lượng axit glutamic ẩm sau kết tinh đã có tính tổn thất:

15930 ×)5,1100(

100

−×

70100

11100

−

− = 47978,95 (kg/ngày).

4.3.7.Lọc ép

Tỉ lệ hao hụt của quá trình này là 0,5%

Lượng axit glutamic trước khi hao hụt là

05,482205,0100

10095,47978 =

−× (kg/ngày)

4.3.8. Tẩy màu

Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 1%

Khối lượng dịch axit glutamic trước khi tẩy màu là:

12,487071100

10005,48220 =

−× (kg/ngày)



4.3.9. Cô đặc chân không

Tỉ lệ hao hụt 1%

Sau khi cô đặc nồng độ axit glutamic là 30% nên lượng axit glutamic tạo

thành là:

136,14612100

3012,48707 =× (kg/ngày)

Nồng độ axit glutamic trong dung dịch đưa đi cô đặc là l7% nên lượng dịch đưa đi

cô đặc là:

43,8687517

100

1100

100136,14612 =×

−× (kg/ngày)

4.3.10. Lọc tách sơ bộ

Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 2%

Khối lượng dịch axit sau khi hao hụt là:

39,886482100

10043,86875 =

−× (kg/ngày)

4.3.11. Lên men


Lượng dịch trước lên men:

54,904572100

10039,88648 =

−× (kg/ngày)

Tỉ trọng của dịch là d=1035,049 kg/m3, [12] suy ra thể tích dịch lên men là:

39,87049,1035

54,90457==V (m3/ngày)

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

giống cho vào là Vgiống = 37,4100

539,87 =× (m3/ngày).

Giống có khối lượng riêng là 1070 (kg/m3). Khi đó khối lượng giống cho vào

là: mgiống = 4,37×1070=4675,9 (kg/ngày)

Lượng giống cấp II bằng 10% lượng giống lên men

Vgiống cấp II = 10% × 4,37 =0,437 (m3/ngày).

mgiống cấp II = 1070 × 0,437 = 467,59 (kg/ngày).



Lượng giống cấp I bằng 10% lượng giống cấp II

Vgiống cấp I = 10% ×0,437 = 0,0437 (m3/ngày).

mgiống cấpI = 1070 × 0,0437= 46,759 (kg/ngày).

Khối lượng môi trường đem đi lên men là:

90457,54 – 4675,9 = 85781,64 (kg/ngày)

4.3.12. Thanh trùng và làm nguội

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

Lượng môi trường trước khi tiến hành quá trình là:

12,866481100

10064,85781 =

−× (kg/ngày).

4.3.13. Pha chế dịch lên men

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

Lượng môi trường trước khi xảy ra hao hụt là:

35,875231100

10012,86648 =

−× (kg/ngày).

4.3.14. Đường hóa

Lượng axit glutamic có trong dịch sau khi lên men là:

22,15070100

1739,88648 =× (kg/ngày).

Theo phương trình lên men, ta có:

C6H12O6 + 2

3O2 + NH3 C5H9NO4 + CO2 +3H2O

180 147

Hàm lượng đường để tạo thành axit glutamic là:

3,18453147

18022,15070 =× (kg/ngày)

Chọn lượng đường hao hụt trong quá trình lên men 2%, phối chế 1% thì lượng

đường cần có:

09,190201100

100

2100

1003,18453 =

−×

−× (kg/ngày)




Chọn nồng độ của tinh bột là 40%.

Phản ứng thủy phân:

(C6H10O5)n + n H2O n C6H12O6

162n 180n

Hàm lượng tinh bột sắn ban đầu là:

081,17118180

16209,19020 =× (kg/ngày).

Lượng tinh bột trước khi đường hóa là:

mtinh bột= 57,4366840

100

2100

100081,17118 =×

−× (kg/ngày)

4.3.15. Dịch hóa


mtinh bột= 76,445592100

10057,43668 =

−× (kg/ngày)

4.3.16. Pha loãng,lọc

Tỉ lệ hao hụt là 0,5%.

Lượng dịch tinh bột trước khi vào lọc là:

mtinh bột= 67,447835,0100

10076,44559 =

−× (kg/ngày)



4.4. Tổng kết

Bảng 4.1. Bảng tổng kết khối lượng qua các công đoạn

STT Công đoạn Khối lượng (kg/ngà

y) (kg/ca) (kg/h)

1 Tinh bột ban đầu 17118,081 5706,027 713,25 2 Pha loãng,lọc 86875,43 28958,48 3619,81 3 Dịch hóa 88648,39 29549,46 3693,683 4 Đường hóa 90457,54 30152,51 3769,064 5 Pha chế dịch lên men 86648,12 28882,71 3610,338

6 Thanh trùng và làm nguội 87523,35 29174,45 3646,806

7 Lên men 43668,57 14556,19 1819,524 8 Lọc tách sơ bộ 44559,76 14853,25 1856,657 9 Cô đặc chân không 44783,67 14927,89 1865,986 10 Tẩy màu 48707,12 16235,707 2029,46 11 Lọc ép 48220,05 16073,35 2009,16 12 Axit hóa, kết tinh 47978,95 15992,983 1999,12 13 Ly tâm 15930 5310 663,75 14 Lọc rửa 15102,42 5034,14 629,26 15 Sấy 14109 4703 587,875 16 Phân loại 13603,37 4534,45 566,8 17 Bao gói 13535,35 4511,78 563,97



CHƯƠNG V

TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1. Xylo chứa tinh bột:

Xylo có thể tích đủ để chứa nguyên liệu sản xuất một giờ, có dạng hình trụ,

đáy hình nón có góc nghiêng α =600, được chế tạo bằng thép. Chọn hệ số chứa đầy

ϕ =0,8.

Thể tích xylo: V = VT + VN = ϕρ ×

m

Trong đó, V: thể tích xylo, m3 h2 D

VT: thể tích phần hình trụ, m3

V: thể tích phần hình nón, m3

m: khối lượng nguyên liệu cần xử lý, kg 600

ρ : khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3 h1

)2244

(34

22122 dDdDhh

DV ×+++= ππ (1) h d

Mà αtgdD

h21

−= . Chọn h2 = 1,3D và d = 0,2 m,

h = 0,2 m

Từ (1) ta được kết quả:

24

043,094,29 3 −=

DV (2)

Tinh bột cần trong 1ca : 57026,027 (kg).

Gỉa sử tinh bột có độ ẩm là 10% thì khối lượng tinh bột là:

1,57083027,570261,0100

100=×

−=m (kg).

Khối lượng riêng của tinh bột sắn: d = 1570 (kg/m3). [35]

Thể tích của nguyên liệu tinh bột:

Vtinh bột = d

m =

1570

1,57083 = 36,35 (m3).



Chọn hệ số chứa đầy: ϕ = 0,8

Thể tích xylo chứa:

Vthiết bị = 8,0

35,36 = 45,45 (m3).

Từ (2) 45,4524

043,094,29 3

=−

=⇒D

V

D⇒ = 3,3

Đường kính xylo chứa: D = 3,3 m.

Đường kính ống tháo liệu: d = 0,2 m.

Chiều cao ống tháo liệu: h = 0,2 m.

Chiều cao thân xylo: h2 = 1,3D = 4,29 m.

Chiều cao chóp: αtgdD

h21

−= = 2,68 m.

Chiều cao xylo: H = h2 + h1 + h = 4,29+ 2,68 + 0,2 = 7,17 ( m).

Số xylo chứa: 1 xylo chứa.

5.2. Thiết bị hòa tan

Thiết bị hòa tan được chế tạo bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đáy và nắp hình

chỏm cầu.

Gọi h1 là chiều cao hình trụ, h là chiều cao nắp và đáy

Chọn h1 = 1,6D; h = 0,1D.

Thể tích hình học thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vcc

Thể tích hình trụ:

3

21

2

4,04

6,1

4D

DDhDVtr π

ππ=

×==

Thể tích chỏm cầu:

1500

19)

4

3(

6

322 DD

hhVcc

ππ=+=

Thể tích thiết bị:

Vtb = Vtr + 2Vchỏm cầu 3

33

375

5,159

1500

1924,0 D

DD π

ππ =×+=

h1

h D



3

5,159

375

×

×=⇒

πtbV

D

Giả sử một mẻ hòa tan trong 25 phút.

Khối lượng riêng tinh bột sắn: d = 1570 (kg/m3) = 1,57 (kg/l). [20]

Khối lượng riêng dịch tinh bột sắn 40 % :1,228 (kg/l).

Theo bảng (4.2), thùng hoà tan phải chứa đủ lượng dịch tinh bột sắn hòa tan

trong 1 giờ:1865,98 (kg/h).

Thể tích dịch hòa tan trong 1 giờ:

228,1

98,1865 = 1519,53(l/h).

Chọn hệ số chứa đầy thiết bị: ϕ = 0,8.

Thể tích của thiết bị:

42,79160

25

8,0

53,1519=×=TbV (l) ≈ 0,79 (m3)

3

5,159

37579,0

×

×=⇒

πD = 0,84 (m).

h1 = 1,6D = 1,6×0,84= 1,344 (m).

h = 0,1D = 0,1× 0,84 = 0,084 (m).

Chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h = 1,344 + 2 × 0,084 = 1,512 (m).

Số thiết bị hòa tan:1 thiết bị.

5.3. Thiết bị dịch hóa

Thiết bị dịch hóa là thiết bị 2 vỏ có thể chịu được axit và nhiệt độ [5, tr 87].

Khối lượng riêng dịch tinh bột sắn 40 %:1,228 (kg/l).

Thể tích tinh bột cần được dịch hóa là:

Vtinh bột = 9,1511228,1

65,1856= (l/h).

Chọn thiết bị dịch hóa PZG-2000

Đặc tính kỹ thuật của thiết bị: [23]



+ Thể tích chứa ,l: 2000

+ Áp suất trong nồi: <0,1

+ Áp suất ngoài vỏ: <0,1

+Diện tích trao đổi nhiệt (m2) 5

+Kích thước thiết bị: Ø 1,2×1,5

Thời gian dịch hóa là 45 phút nên số thiết bị là 75,060

45=

Vậy số thiết bị dịch hóa là 1 thiết bị.

5.4. Thiết bị đường hóa

Thể tích tinh bột đường hóa là: Vtinh bột = 57,11853228,1

19,14556= (l/ca).

Chọn thiết bị dịch hóa PZG-12000 [23]

Đặc tính kỹ thuật của thiết bị:

+ Thể tích chứa ,l: 12000

+ Áp suất trong nồi: <0,1

+ Áp suất ngoài vỏ: <0,1


+Kích thước thiết bị: Ø 1,8×3,5

Thời gian đường hóa là 70h nên số thiết bị là 75,88

70=

Vậy số thiết bị đường hóa là 9 thiết bị.

5.5. Thùng pha chế dịch lên men:

Chọn thùng có dạng hình trụ đứng, vỏ thùng được làm bằng thép không gỉ.

Bên trong có cánh khuấy, nắp và đáy hình chỏm cầu.



Tinh bột sau khi đường hóa và pha chế dịch lên men có năng suất 3646,8 (kg/h).

Khối lượng riêng dịch đường (14%) lúc này là:

dichρ = 1039,98 (kg/m3). [12,trang 58]

Thể tích của dịch lúc này là:

Vdịch =

m

dich

dich

ρ=

1039,98

3646,8 = 3,5 (m3).

Chọn hệ số chứa đầy là ϕ = 0,8

Ta có thể tích của thùng chứa là:

Vtbi =ϕdichV

= 8,0

5,3 = 4,38(m3).

Vthiết bị = Vtr + 2Vcc

Vtr : là phần thể tích hình trụ

Vcc : là phần thể tích hình chỏm cầu

Gọi h1 là chiều cao hình trụ, h2 là chiều cao nắp và đáy

Chọn h1 = 1,6D; h2 = 0,1D.

Thể tích hình học thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vcc

Thể tích hình trụ:

3

21

2

4,04

6,1

4D

DDhDVtr π

ππ=

×==

Thể tích chỏm cầu:

3

2222 025,0)

4

3(

6D

DhhVcc =+=

π

Thể tích thiết bị:

Vtb = Vtr + 2Vchỏm cầu

333 45,0025,024,0 DDD ππ =×+=

h

h

h

D



3

45,0×=⇒

πtbV

D = 3

45,0

38,4

×π = 1,45(m)

Suy ra: h1 = 1,6D = 1,6× 1,45 = 2,32(m).

h2 = 0,1D = 0,1×1,45 = 0,145 (m).

Chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h2 = 2,32 + 2 × 0,145 = 2,61 (m)

Vậy chọn thiết bị pha chế có kích thước sau:

D = 1,45 (m); H = 2,61(m).

5.6. Thiết bị thanh trùng và làm nguội:

Thể tích dịch đem thanh trùng V = 98,1039

3610,3 = 3,47(m3/h)

Chọn 1 thiết bị thanh trùng dạng tấm:

Đặc tính kỹ thuật của thiết bị tấm dạng truyền nhiệt BR4: [14]

+ Lưu lượng cực đại, m3/h: 5

+ Số lượng tấm truyền nhiệt: 143

+ Bề dày tấm truyền nhiệt,mm: 0.3mm


+ Kích thước thiết bị, mm: 1870×700×1400

+Khối lượng: (kg) 900

Số lượng thiết bị n=20

15,47=0,77. Ta chọn 1 thiết bị.

5.7.Thiết bị nhân giống cấp I:

Lượng giống cấp I bằng 10% lượng giống cấp II [4,trang 119]

Vgiống cấp I = 0,0437 (m3/ngày)=1,82 (l/h)

Hệ số chứa đầy ϕ = 0,75

Thể tích của thiết bị nhân giống là:



Vthiết bị = 75,0

82,1 = 2,42(l)

Chọn bình tam giác thủy tinh nhỏ có thể tích 1000ml làm thiết bị nhân giống

cấp I.

Thời gian nhân giống cấp 1 là từ 18h

Số bình tam giác cần cho một ngày việc là:

n = 24

1842,2 × =1,82 bình. Ta chọn 2 bình tam giác.

5.8. Thiết bị nhân giống cấp II:

Thể tích giống cấp hai cần nhân trong một ngày là 0,437 (m3/ngày).

Vcấp II = 0,437 (m3/ngày)

Chọn hệ số chứa đầy ϕ = 0,6


Vthiết bị = 6,0

0,437 = 0,72 (m3)

Nhân giống cấp hai được thực hiên trong các nồi lên men có dạng hình trụ, nắp và

đáy hình chỏm cầu.

Tính toán như mục 5.5, ta được:

3

45,0×=

πtbV

D = 3

45,0

72,0

×π = 0,79(m)

Suy ra: h1 = 1,6D = 1,6× 0,79 = 1,264(m).

h2 = 0,1D = 0,1× 0,79 = 0,079 (m).

Chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h2 = 1,264 + 2 × 0,079 = 1,422 (m)

Vậy chọn thiết bị lên men có kích thước sau:

D = 0,79 (m); H = 1,422(m).

Thời gian nhân giống cấp II là 9h



Vậy số thiết bị là:1 thiết bị

5.9.Thiết bị nhân giống cấp III

Thể tích giống cấp ba cần nhân trong một ngày là 4,37 (m3/ngày).

Vcấp III = 4,37 (m3/ngày)

Chọn hệ số chứa đầy ϕ = 0,6


Vthiết bị = 6,0

4,37 = 7,28 (m3)

Thiết kế nồi lên men để nhân giống cấp III tương tự như nồi nhân giống cấp

II.

Tính toán tương tự như mục 5.5 ta có:

D = 1,72 (m); H = 3,302(m)

Thời gian nhân giống sản xuất là 9h [5 - tr 173].

Số thiết bị nhân giống cấp III là: 1 thiết bị .

5.10. Thiết bị lên men

Quá trình lên men được thực hiện gián đoạn trong các thiết bị lên men theo

từng ca sản xuất. Tổng thời gian tiến hành lên men là 30h.

Tổng thể tích dịch lên men trong một ca là .

Vdịch =

m

dich

dich

ρ=

1035,049

30152,5 = 29,1(m3).

Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị lên men là ϕ = 0,8

Thể tích của thiết bị lên men:

Vthiết bị = 4,368,0

1,29= (m3).



Chọn thiết bị lên men model FXG 60.0

Thông số kĩ thuật thiết bị [28]

Năng suất thiết bị (m3) :50

Đường kính (mm) :3100

Chiều cao (mm) :8550

Áp suất thiết kế trong tank (Mpa) :0,2

Áp suất thiết kế trong áo lạnh (MPa) :0,3

Số lượng cánh khuấy :2

Tốc độ đảo trộn (vòng/phút) :<110

Công suất động cơ (KW) :55

Kiểu truyền nhiệt : áo lạnh / ống trao đổi nhiệt

Thời gian lên men một mẻ là 30h. Thiết bị ta tính cho một ca 8h. Số thiết bị cần

chọn để quay vòng cho mẻ lên men là: 8

30 = 3,75

Vậy ta chọn 4 thiết bị lên men

5.11. Thiết bị lọc rửa

Năng suất của dịch lọc 3693,68 (kg/h)

Khối lượng riêng của dịch lên men xong (axit glutamic 17%) là 1063,4

(kg/m3)

Thể tích của dịch lọc là

Vdịch lọc = 4,1063

3693,68 = 3,47( m3/h)

Chọn thiết bị lọc: 000053423

9

−−−

− CBB φ với các thông số kĩ thuật sau:

- Năng suất : 9 m3/h [14]

- Diện tích bề mặt lọc : 19,5 m2



- Số lượng bản lọc : 60 cái

- Kích thước bản : 565×575 mm

- Áp suất làm việc : 2,5 kg/cm2

- Công suất động cơ điện : 4,5 kW

- Kích thước thiết bị : (2.500×1.080×1.470) mm

- Khối lượng : 1.470 kg.

Số thiết bị: 38,09

3,47= . Vậy ta chọn 1 thiết bị

5.12.Thiết bị cô đặc

Theo bảng 4.2, lượng axit glutamic đưa đi cô đặc: 3619,8 (kg/h).

Lượng axit glutamic sau cô đặc:2029,46 (kg/h).

Lượng hơi nước bay hơi:

3619,8 – 2029,46 = 1590,34 (kg/h).

Ta chọn thiết bị cô đặc chân không WZ-2000 . [12]

Thông số chính của thiết bị:

Năng suất bay hơi (kg/h) 2000

Áp lực hơi (MPa) <0,1.

Độ chân không (MPa) -0,06 -0,08

Công suất điện (Kw) 9,3

Diện tích trao đổi nhiệt (m2) 15

Kích thước( m) 3,2×0,9×3,8

Số thiết bị cho quá trình cô đặc là 1000

4,535=0,53

Vậy chọn 1 thiết bị cô đặc

5.13. Thiết bị tẩy màu:

Lượng dung dịch axit glutamic đưa đi tẩy màu: 2029,46 (kg/h).

Giả sử thời gian lưu 30 phút, lượng than hoạt tính chiếm 1/3 thể tích thiết bị.

Khối lượng riêng axit glutamic 30% :1,186 (kg/l)



Thể tích dung dịch axit glutamic

186,1

46,2029 = 1711,18(l).

Hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,8.

Thể tích thiết bị cần thiết kế:

8,0

18,1711×

60

30×

2

3= 1604,23(l).= 1,6 (m3)

Tính toán như mục 5.5, ta được:

D= 1,06 (m).

H = 1,908(m).

Số thiết bị tẩy màu : 1 thiết bị

5.14. Thiết bị kết tinh:

Thiết bị kết tinh có cánh khuấy. Có thân hình trụ tròn, nắp và đáy hình chóp

cầu. Thiết bị làm việc gián đoạn.

Lượng dịch đem kết tinh cho 1 ca là 15992,983(kg/ca)

Khối lượng riêng của axit glutamic là 1162 (kg/m3)

Thể tích của dịch là:

1162

15992,983=13,76(m3/ca)

Chọn hệ số chứa đầy là 0,8

Thể tích của thiết bị là: 8,0

76,13 =17,2(m3)

Chọn thiết bị nhiệt hai vỏ dung tích 30000L.

Thông số kĩ thuật: [29]

Thể tích (L) :30000

Thể tích thực tế (L) :32710

D

h

h1

h



Diện tích truyền nhiệt (m2) :34,2

Đường kính thiết bị (mm) : 2900

Chiều cao thiết bị (mm) :4385

Tổng chiều cao thiết bị (mm) :7250

Khối lượng thiết bị (kg) :19800

Thời gian kết tinh là 48h.

Nên số thiết bị cho quá trình kết tinh là 8

48= 6 thiết bị.

5.15.Thiết bị ly tâm

Khối lượng dung dịch axit glutamic trước khi vào máy ly tâm là 663,75kg/h

Chọn thời gian ly tâm là 20 phút.

Lượng dung dịch axit glutamic ly tâm được trong 1 mẻ.

m=60

2075,663 × =221,25kg.

Thể tích axit glutamic ly tâm trong 1 mẻ.

V=1162

221,25=0,19(m3)

Hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,8

Thể tích của thiết bị:

V=8,0

0,19=0,238m3

Chọn máy li tâm DSD 250SL


+ Năng suất của thiết bị, m3/h 2

+ Số vòng quay lớn nhất của roto, v/p 5000



+ Công suất động cơ, kW: 15

+ Kích thước cơ bản, mm: 2000×1200×700

+ Khối lượng, kg: 900

Số thiết bị ly tâm:

n= 119,02

238,0= . Vậy ta chọn số thiết bị ly tâm là 1.

5.16. Thiết bị lọc

Lượng dịch axit glutamic đem lọc là 629,26 (kg/h).

Thể tích dịch lọc:

1162

629,26=V = 0,541 (m3/h)

Chọn thiết bị lọc belt filter model: DY1000-Q

Thông số kỹ thuật: [32]

Chiều rộng lưới lọc, mm : 1000

Vật liệu làm lưới lọc :Polyester

Tốc độ lưới lọc :0,8-5,5 m/phút

Công suất (KW) :1,5

Năng lực lọc rửa :4m3/h

Kích thước (mm) :5140×1650×2230

Khối lượng (kg) :4800

Số thiết bị lọc n=4

0,3= 0,07, ta chọn 1 thiết bị lọc.

5.17. Sấy rung tầng sôi



Chọn thiết bị sấy rung tầng sôi để sấy tinh thể axit glutamic và thiết bị có khả

năng làm việc liên tục.

Khối lượng axit glutamic cần được sấy là: maxit glutamic =587,875kg/h

Độ ẩm trước khi sấy là 3% và sau khi sấy là 0,4%.

Model máy: ZLG 0,33×4,5 [33]

Trọng lượng:1560 (kg).

Bảng 5.1

Bề mặt sấy

(m2)

Nhiệt độ

khí vào

(0C)

Nhiệt độ

khí ra (0C)

Năng suất

bay hơi

(kg/h)

Kíchthước (mm)

(L×W×H)

1,35 80 40 5÷35 4850×1350×1650

5.18.Thiết bị phân loại

Khối lượng axit glutamic cần phân loại là:566,8 (kg/h)

Chọn máy sàng rung ZS800


Năng suất (kg/h) : 1000

Kích thước sàng : 5-200mesh

Công suất : 0.75kw

Tần số rung : 1500 lần/phút

Trọng lượng : 480kg

Kích thước : 1.2×1×1.4m

Số thiết bị phân loại: n= 23,02500

566,8= . Ta chọn 1 thiết bị



5.19.Thiết bị đóng gói

Trọng lượng đóng gói là: 500 g.

Năng suất đóng gói trong 1 giờ là:

563,97 (kg/h) ≈ 5,0

563,97≈1127,94 ( gói/h)

Máy đóng túi DXD-1300KB

Thông số kỹ thuật chính: [33]

Năng suất: 10-30 túi/phút

Phạm vi đóng gói: 100-1000g

Độ chính xác đóng gói Sai số± 2%

Tiêu hao khí nén : 0,6Mpa 300L/ phút

Công suất điện : 3KW

Điện áp : 220V

Kích thước máy 800 x 700 x 2100 mm

Kiểu hàn túi Hàn kiểu gối

Số thiết bị đóng gói n=6030

1127,94

×=0,62.

Ta chọn số thiết bị là 1 thiết bị.

5.20. Chọn gàu tải

Lượng tinh bột cần tải lên cyclon chứa bằng lượng tinh bột băng tải chuyển

đi hoà tan là 1865,98(kg/h).

Mật độ xếp của vật liệu là 500 (kg/m3).

Ta chọn các thông số sau:

Dung tích của gàu : V = 0,9 lít.



Bước gàu : L = 250 mm.

Chiều rộng tấm băng : B = 150 mm.

Chiều rộng của gàu : b = 110 mm.

Chiều cao của gàu : h = 132 mm.

Chiều cao miêng gàu : h1 = 66 mm.

Góc nghiêng của thành gàu là : α = 40.

Góc lượn của đáy gàu là : r = 35 mm.

Kích thước gàu tải 500×700×5500 mm.

Năng suất của gàu tải tinh theo công thức:

L

KvVQ Z×××

=ρ

6,3

Công suất truyền động của tang dẫn:

η1000

QHgN =

Trong đó

g: Gia tốc rơi tự do, chọn g = 9,81 m/s2.

η: Hệ số hữu dụng, chọn η = 0,8.

Chọn vận tốc v = 0,2 m/s.

Q = 3,6100025,0

85,05002,09,0

×

×××× = 1,2 (tấn/h).

N = 8,01000

81,951,1

×

×× = 0,067 (kW)

5.21. Chọn bơm

Trong nhà máy sử dụng chủ yếu là bơm ly tâm

Chọn bơm cho công đoạn xử lý nguyên liệu là:



Thể tích của dịch tinh bột cần bơm là: V = 8

519,1 = 0,18 m3/h

Chọn bơm có hiệu là BЦH-5 để bơm nguyên liệu tinh bột trong nhà máy

Thông số kỹ thuật như sau: [14 trang 372]

+ Năng suất, m3/h: 5

+ Áp suất, MPa: 0,08

+ Tốc độ quay, vòng/phút: 1420

+ Công suất động cơ, kW: 1,7

+ Đường kính ống hút/đẩy, mm: 36/36

+ Kích thước, mm: 432×290×285

+ Khối lượng, kg: 29,3

Chọn bơm cho công đoạn xử lý axit glutamic là:

Thể tích của dịch lên men sau khi pha chế cần được bơm là:

V = 43,08

49,9= m3/h

Chọn bơm có hiệu là BЦH-5 để bơm dịch lên men sau khi pha chế.



Bảng 5.2 Bảng tổng kết tính và chọn thiết bị

STT Tên thiết bị Kích thước(m) Số tbị 1 Cyclo chứa tinh bột D =3,3 ; H =7,17 1

1 Thiết bị hòa tan và lọc

D =0,84; H =1,512 1

2 Thiết bị dịch hóa Ø1,2×1,5 1 3 Thiết bị đường hóa Ø1,8×3,5 9

4 Thiết bị pha chế dịch lên men

D = 1,45; H = 2,61 1

5 Thiết bị thanh trùng và làm nguội

1870×700 ×1400 1

6 Thiết bị lên men D = 3100; H =8550 4

7 Lọc tách tế bào vi khuẩn

2,5×1,08×1,47 1

8 Cô đặc chân không 3,2×0,9×3,8 1

9 Tẩy màu D = 1,06; h = 1,908 1 10 Axit hóa, kết tinh D = 2,9; h = 4,385 6 11 Ly tâm 2×1,2×0,7 1 12 Lọc băng tải 5,1×1,6×2,2 1 13 Sấy băng tải 2155×1550×3110 1 14 Phân loại 1.2×1×1.4 1 15 Máy bao gói 0,8 x 0,7 x 2,1 1

16 Gàu tải vận chuyển tinh bột

0,500×0,7×5,5 2

17 Bơm xử lý nguyên liệu

0,432 x 0,29 x 0,285

18 Bơm xử lý axit glutamic

1,307 x 0,38 x 0,74

19 Thiết bị nhân giống cấp 3

D = 1,72; H = 3,302 1

20 Thiết bị nhân giống cấp 2

D = 0,79; H =1,42 1

5.22.Thùng chứa Các thùng chứa là các thùng hình trụ tròn, nắp và đáy bằng.



Các thùng chứa được tính theo công thức:

Vtbi =4

2HDπ

Bảng 5.3 Bảng tổng kết các thùng chứa

STT Công đoạn Kích thước

1 Thùng chứa sau thanh trùng và

làm nguội

D=2; H=1,35

2 Thùng chứa sau lọc D=1,6; H=2,1

3 Thùng chứa sau lọc(chứa bã) D=0,5; H=1,2

4 Thùng chứa sau cô đặc D=1,5; H=1,2

5 Thùng chứa sau tẩy màu D=1,5;H=1,2

6 Thùng chứa sau ép lọc D=1,5; H=1,2

7 Thùng chứa sau kết tinh D=1; H=0,9

8 Thùng sau khi ly tâm(chứa mật) D=0,5; H=1,5

h

D



CHƯƠNG VI

TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG

-- �� --

6.1.Tính tổ chức:

6.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy.

6.1.2.Tổ chức lao động của nhà máy:

6.1.2.1.Chế độ làm việc:

Nhà máy sản xuất axit glutamic, năng suất 4570tấn sp/năm hoạt động liên

tục, không kể ngày lễ, thứ 7 và chủ nhật. Trong đó tháng 11 là nghỉ 20 ngày để vệ

sinh và bảo dưỡng thiết bị sản xuất và 4 ngày nghỉ tết âm lịch (Theo 4.1).

Theo 4.1, số ngày nhà máy sản xuất là 341 ngày/năm.

Mỗi ngày phân xưởng sản xuất làm việc 3 ca.

GIÁM ĐỐC

PGĐ KỸ THUẬT PGĐ KINH DOANH

Phòng

maketing

Phòng kĩ

thuật

Tổ y tế, bảo vệ

Phòng kế

toán, tài vụ

Phòng kế

hoạch

Phòng KCS

Phòng hành chính

Phân xưởng

sản xuất

Phân xưởng

phụ trợ

Phân xưởng cơ điện

Kho



- Ca 1 từ 6h-14h.

- Ca 2 từ 14h-22h.

- Ca 3 từ 22h-6h sáng hôm sau.

Khối hành chính làm việc 8h/ngày.

- Sáng từ 7h30-11h30.

- Chiều từ 1h30-5h30.

6.1.2.2. Tính nhân lực lao động:

Thời gian làm việc của một công nhân

Tlv=Thđ –(Tnghỉ lễ + Tchủ nhật+Tphép)

Tlv=365 – 52 – 9 – 10 = 294 (ngày).

Trong đó:

365 : là số ngày trong một năm.

52 : là số ngày chủ nhật trong một năm.

9 : là số ngày công nhân nghỉ lể.

10 : là số ngày công nhân nghỉ phép.

Hệ số điều tiết công nhân

K= 24,1294

365=

6.1.2.3. Nhân lực nhà máy:

Lao động theo thời gian hành chính:



Bảng 6.1

STT Chức vụ Số lượng

1 Giám đốc 1

2 Phó giám đốc 2

3 Thư kí giám đốc 1

4 Phòng kỹ thuật 4

5 Phòng kế hoạch 3

6 Phòng maketing 2

7 Phòng kế toán tài vụ 2

8 Phòng tổ chức hành chính 2

9 Phòng y tế 1

10 Nhà ăn 4

11 Công nhân vệ sinh 1

12 Lái xe 1

Tổng cộng 24

Lao động trực tiếp sản xuất:

Bảng 6.2



STT Chức năng Số người/ca Số ca Số người

1 Xử lý tinh bột 2 3 6

2 Chuẩn bị môi trường lên men 1 3 3

3 Phân xưởng lên men 2 3 6

4 Phòng nhân giống 2 3 6

5 Phòng hóa lý, vi sinh 5 3 15

6 Lọc trong 1 3 3

7 Cô đặc chân không 1 3 3

8 Tẩy màu 1 3 3

9 Kết tinh 1 3 3

10 Ly tâm,ép lọc 1 3 3

11 Sấy 1 3 3

12 Đóng gói 1 3 3

13 Lái xe vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm

4 3 12

14 Kho nguyên liệu 1 3 3

15 Kho thành phẩm 1 3 3

16 Phân xưởng cơ điện 3 3 9

17 Xử lý phụ trợ 3 3 9

18 Xử lí nước thải 1 3 3

19 Bảo vệ 1 3 3

20 Tổng cộng 33 99



Vậy số công nhân trực tiếp sản xuất của nhà máy là: Csx = 99 (người). Từ đó

ta có công nhân trực tiếp sản xuất mà nhà máy cần có là:

Ncn = K.Csx = 1,24×99 = 122,76

Chọn 123 người.

Số người lao động trong 1ca đông nhất bằng tổng số người lao động gián tiếp

và số người lao động trực tiếp của một ca 24 + 33 = 57 (người).

Tổng số lao động trong nhà máy : 123 + 24 =147 (người)

6.2. Tính xây dựng nhà máy:

6.2.1. Phân xưởng sản xuất chính.

Trên cơ sở thiết bị của nhà máy và việc thiết kế mặt bằng ta có phân xưởng

sản xuất chính với các thông số sau:

Bước cột: khoảng cách giữa hai trục định vị dọc nhà B = 6 (m), gồm 11 bước

cột, ⇒ chiều dài nhà: (10× 6) = 60 (m).

Bước cột 6 (m), gồm 5 bước. ⇒ chiều rộng nhà: 4 × 6 = 24(m).

Diện tích nhà: 60 × 24=1440 (m2).

Phân xưởng sản xuất chính là nhà một tầng, tường bao bằng gạch thẻ dày

220 (mm), nhà cao 12,6(m), trần nhà được đổ bêtông cốt thép dày 100(mm). Tường

ngăn giữa các phòng với nhau được xây bằng gạch thẻ dày 220(mm), cao 1(m),

phần còn lại được ngăn cách bằng kính trong và khung nhôm dày 10(mm).

Kích thước phân xưởng sản xuất chính: dài × rộng × cao = (60×24 ×10,8) m.

Trụ nhà được làm bằng bêtông cốt thép, kích thước (200×200)mm, móng

bêtông M200.

Kết cấu mái dạng khung thép, chiều cao mái h=2 (m)

Nền nhà: chống mòn, chống thấm, chịu được tác động cơ học (tải trọng của thiết

bị).



6.2.2. Khu chứa nguyên vật liệu

Đây là nơi dự trữ tinh bột, lượng tinh bột chứa trong kho đủ sản xuất trong

thời gian 10 ngày .

Tinh bột chứa trong các bao ni lông 2 lớp khối lượng mỗi bao là 50kg kích

thước bao 1×0,4×03m và được xếp chồng lên nhau có khoảng trống để thông gió,

mỗi chồng 10 bao. Vậy chiều cao mỗi chồng là 10 × 0,3 =3m.

Khối lượng cần sản xuất trong 1 ngày:

+ Tinh bột: 17118,081(kg).

Nguyên liệu cần chứa trong kho:

mtinh bột = 17118,081 × 10 = 171180,81 (kg).

Số bao tinh bột là 50

81,171180 = 3423,6~ 3424 (bao).

Diện tích phần kho chứa tinh bột F1 = bn

fN..α (m2).

Trong đó:

N: Tổng số bao nguyên liệu

f: Diện tích chiếm chỗ mỗi bao, f = 0,4 m2.

nb: Số bao trong 1 chồng.

α : Hệ số khoảng cách giữa các chồng, α = 1,1.

Vậy F1 = 10

4,034241,1 ×× = 150,6 (m2).

Diện tích phần đi lại chiếm 20% diện tích tổng 100

206,150 × = 30,1 (m2).

Tổng diện tích của kho là : 150,6 + 30,1 = 180,7 (m2).

Kích thước kho : 16×12×6 m.



6.2.3. Kho thành phẩm

Chọn thùng carton có diện tích là 0,6 m2 để chứa các gói sản phẩm. Một

thùng carton chứa 50 gói.

Một ngày sản xuất được 5,0

13535,35=27070,7gói.

Sản phẩm dự trữ trong 7 ngày. Như vậy tổng số gói cần chứa là:

27070,7 ×7 =189494,9 (gói).

Số thùng carton là 50

9,189494 = 3789,89 thùng.

Các thùng carton được xếp trên kệ tầng cách mặt đất 0,5 mét. Mỗi kệ gồm 4

tầng, mỗi tầng xếp 4 hàng, mỗi hàng 20 thùng.

Số thùng xếp được trên 1 kệ tầng là 80×4 = 320 thùng.

Số kệ tầng cần là 320

89,3789 = 11,84. Chọn 12 kệ tầng, mỗi kệ tầng cách nhau

1 mét.

Kích thước kho (24×18×7,2) m.

6.2.4 Nhà hành chính

Gồm các phòng sau:

+ Phòng giám đốc : 6 × 4 = 24 (m2).

+ Phòng phó giám đốc : 2(4 × 4) = 32 (m2).

+ Phòng kế toán tài vụ : 4 × 4 = 16 (m2).

+ Phòng hành chính tổng hợp : 4 × 4 = 16 (m2).

+ Phòng kỹ thuật : 6 × 4 = 24 (m2).

+ Phòng maketing : 4 ×4 = 16 (m2).

+ Phòng thư kí : 3 × 4 = 12(m2).



+ Phòng kế hoạch : 4 × 4 = 16 (m2).

+ Phòng y tế : 3 × 4 = 12 (m2).

+ Hội trường :

Số công nhân của toàn nhà máy là 147 người, mỗi người chiếm 1m2.

Sân khấu rộng 4×6 = 24 m2. Lối đi chiếm 2(20×1) = 40 m2.

Vậy diện tích hội trường là 147+ 24+ 40=211 m2

Ta có tổng diện tích các phòng chiếm là 399 m2 chưa kể cầu thang, hành

lang, nhà vệ sinh…vv.

Tổng diện tích cần xây dựng của nhà hành chính là 504 m2

Xây nhà 2 tầng, kích thước:

Tầng 1: (42×6×4,2) m.

Tầng 2: (42×6×4,2) m.

6.2.5 Xưởng cơ điện

Chọn kích thước: ( 12 × 6 × 5,4) m.

6.2.6 Lò hơi, khí nén

Đây là phân xưởng dễ xảy ra cháy nổ nên được đặt cuối hướng gió. Phân

xưởng có phòng để đồ bảo hộ lao động.

Phân xưởng đặt lò hơi có kích thước: (9×6×9) m.

6.2.7. Trạm biến áp

Đặt ở góc nhà máy nơi ít người qua lại.

Kích thước: (4×4×4,8) m.

6.2.8. Máy phát điện dự phòng

Để đảm bảo làm việc liên tục nhà máy có trang bị máy phát điện dự phòng.




6.2.9 Khu xử lý nước thải

Nước thải trước khi thải ra đường thoát nước chung của khu công nghiệp cần

được xử lý sơ bộ. Chọn diện tích khu xử lý nước thải là (18x6x4,8) m.

6.2.10 Khu xử lý nước

Xử lý nước để pha chế dịch lên men, cho lò hơi…


6.2.11. Đài nước

Kích thước đài nước như sau:

Chiều cao đặt đài nước: 14 m.

Đường kính đài nước: 7 m.

Đài nước là nơi cung cấp nước cho sản xuất và sinh hoạt.

Lượng nước cần cung cấp cho sản xuất trong 1 h Theo mục7.2: 172,37(m3).

Chọn thiết kế đài nước cung cấp cho nhà máy trong một giờ, hệ số chứa đầy của

đài nước là φ = 0,85; thể tích của đài chứa là

Vthiết bị= 78,20285,0

37,172= (m3)

Chọn đường kính đài nước D = 7m, chiều cao là h = 2,5714,3

78,20242

=×

×m

6.2.12. Nhà sinh hoạt

Nhà sinh hoạt vệ sinh gồm có: phòng phát mũ áo và thay mặc, phòng tắm rửa,

nhà vệ sinh.

Số nhân viên ca đông nhất là: 57 người.

Khu vực thay đồ: Tính cho 60% nhân viên ở ca đông nhất là:



57× 0,60 = 34,2 (người).

Diện tích mỗi phòng thay đồ : 0,2 m2/1 công nhân.

Diện tích khu vực thay đồ:

0,2× 35= 7(m2).

Khu vực tắm:

Tính cho 60% nhân viên ở ca đông nhất và 6 công nhân/1 vòi tắm.

Số vòi tắm:

6

33=5,5. Ta chọn 6 vòi.

Kích thước mỗi phòng: (1×1×2,5) m.

Như vậy diện tích nhà tắm là 6×(1×1) = 6 m2.

Nhà vệ sinh: số lượng nhà vệ sinh tính bằng 1/4 số nhà tắm.

Số nhà vệ sinh:

4

6=1,5. Ta chọn thiết kế 2 nhà vệ sinh.

Kích thước mỗi phòng: (1×1,2×2,5) m.

Diện tích nhà vệ sinh là 2×(1×1,2)=2,4 m2.

Tổng diện tích của nhà tắm và nhà vệ sinh là 7+6 + 2,4 = 15,4 (m2).


6.2.13. Nhà để xe máy và xe đạp:

Số xe được tính cho 80% nhân viên ca đông nhất.

Mỗi xe chiếm 1 m2. Diện tích nhà để xe là 0,8 x 57 x 1= 45,6 m2

Chọn nhà có kích thước: (9×6×3) m.

6.2.14. Gara ôtô:



Nhà máy có 4 ôtô để vận chuyển hàng mỗi xe chiếm diện tích 18 m2 và 1 xe chở

lãnh đạo chiếm diện tích là 8 m2.


6.2.15. Phòng bảo vệ:

Xây dựng gần cổng chính nhà máy.

Kích thước: (3×3×4,2) m

6.2.16. Nhà ăn:

Tính cho 2/3 số công nhân nhân viên trong ca đông nhất là :

57×3

2= 38 ( người)

Diện tích cho mỗi người là 2,25 m2.

Diện tích cần có:

38× 2,25 = 85,5 (m2).


6.2.17. Kho nhiên liệu:

Là nơi chứa nguyên liệu phụ cho sản suất.


6.2.18. Kho hóa chất:

Là nơi để đặt các thiết bị để hỗ trợ cho công tác phòng cháy chữa cháy.


6.2.19. Khu đất mở rộng:

Kích thước: (66×18) m.

6.3. Qui cách xây dựng nhà máy:

Nhà máy có 2 cổng, xung quanh bao bằng hàng rào thép.



Trong nhà máy có trồng nhiều cây xanh.

Các đường đi lại được đổ nhựa, chiều rộng của đường là 6 (m).

Khu sản xuất và khu hành chính được bố trí đầu hướng gió. Khu năng lượng,

lò hơi, nhà vệ sinh, khu xử lý nước thải được bố trí cuối hướng gió để đảm bảo tốt

yêu cầu vệ sinh tránh gây ô nhiễm và phòng chống cháy nổ tốt.

Các công trình khác được bố trí hợp lý để thuận tiện cho sản xuất và sinh

hoạt.

Từ các công trình xây dựng đã tính và chọn được ở trên ta có bảng tổng hợp

các công trình xây dựng trong nhà máy như sau .



Bảng 6.3: Tổng kết các công trình xây dựng trong nhà máy.

TT Tên công trình Kích thước (D×R×C), m Diện tích, m2

1 Nhà sản xuất chính 60×24 ×10,8 1440

2 Khu nguyên liệu 18×12×6 216

3 Kho thành phẩm 24 × 18 × 7,2 432

4 Nhà hành chính – hội trường 42 × 6 × 7,2 252

5 Nhà ăn 18 × 6 × 4,8 108

6 Nhà để xe 9×6×4,8 54

7 Gara ôtô 15 × 6 × 4,8 90

8 Xưởng cơ điện 12×6 ×5,4 72

9 Trạm biến áp 4×4×4,2 16

10 Nhà phát điện 6×6×4,8 36

11 Nhà xử lý nước 12×6×4,8 72

12 Lò hơi, khí nén 9x6x9 54

13 Nhà vệ sinh 6×4×4,8 24

14 Đài nước D×H =7×5 35

15 Kho nhiên liệu 6 × 4 × 4,8 24

16 Nhà bảo vệ (2 nhà) 3 × 3 × 4,2 18

17 Khu xử lý nước thải 18x6x4,8 108

18 Nhà cứu hỏa 4 x4 x4,8 16

19 Khu đất mở rộng 66×18 1188

Tổng cộng 4255

Từ bảng số liệu, ta có tổng diện tích xây dựng nhà máy là: Fxd = 4255 (m2)



Diện tích khu đất được tính theo công thức:

xd

xdkđ K

FF = (m2) [11, trang 44]

Trong đó:

- Fkđ: Diện tích khu đất xây dựng nhà máy

- Fxd: diện tích xây dựng nhà máy, Fxd = 4255 (m2)

- Kxd: Mật độ xây dựng, theo qui định Kxd = 0,35 ÷ 0,5. Chọn Kxd = 0,35

Thay số vào ta có:

==

35,0

4255Fkđ 12157,14 (m2)

Hệ số sử dụng: kđ

sdsd F

FK =

Trong đó:

Fsd = Fxd + Fgt + Fhè rãnh + Fcây xanh

Với, Fcx: Diện tích trồng cây xanh (bằng 25% tổng diện tích các công trình).

Fcx = 0,25 × 4255 = 1063,75 (m2).

Fgt: Diện tích đường giao thông (bằng 45% tổng diện tích các công trình).

Fgt = 0,45 × 4255 = 1914,75(m2).

Fhè rãnh = 0,3 × Fxd = 0,3 × 4255= 1276,5(m2)

⇒ Fsd = 8510 (m2)

Thay số vào ta có:

70,0

14,12157

8510K sd ==

Vậy hệ số sử dụng đất của nhà máy là 0,70



CHƯƠNG VII

TÍNH HƠI - NƯỚC 7.1. Tính hơi.

7.1.1. Tính nhiệt cho thiết bị dịch hóa tinh bột.

7.1.1.1. Lượng nhiệt đun dịch tinh bột từ 26,50C lên 950C.

( )12 ttCGQ −××=

Trong đó:

G: Khối lượng dịch trong nồi dịch hóa, G = 1856,6(kg).

t2: Nhiệt độ cuối cùng : 95oC.

t1: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị lấy bằng nhiệt độ môi trường : 26,5oC.

C: Nhiệt dung riêng của dịch tinh bột

C = Chtx + 4186(1 - x) (J/kgđộ).

x: Nồng độ chất hoà tan.

x = 6,1856

25,713 = 0,38

Cht: Nhiệt dung riêng của chất hoà tan khan.

Cht = 0,607 (kcal/kg.độ) = 2541,38(J/kg.độ)

C = 2541,38 ×0,38+ 4186× (1-0,38) =3561 (J/kg.độ)

= 0,85 (kcal/kg.độ).

=−××= )5,2695(85,06,1856Q 108100,5(kcal).

7.1.1.2. Lượng nhiệt giữ khối dịch ở 950C trong 40 phút:

Ta có: Q = F ×T×α× ( tbm - tkk )

Trong đó, tkk là nhiệt độ môi trường, tkk = 26,50C



tbm là nhiệt độ bề mặt thiết bị, tbm = 2

5,2695 += 60,750C

α = 9,3 + 0,058×60,75 = 12,8 (W/m2.độ).

T = 45 × 60 = 2700 (giây).

F = 5 (m2)

Vậy Q = 5×2700×12,8× (60,75 - 26,5)= 5918400(J) = 1413,85 (kcal)

Tổng nhiệt dùng cho nồi dịch hóa: Q = 109514,3 (kcal).

7.1.1.3 Chi phí hơi cho thiết bị dịch hóa:

nnhn ii

QD

−=

ihn : Hàm nhiệt của hơi nước ở nhiệt độ hơi đốt.

inn : Hàm nhiệt của nước ngưng.

Ở 95oC, ihn = 647,0 (kcal/kgđộ). [12- Tr 312]

inn = 120,3 (kcal/kgđộ).

Lượng hơi cung cấp cho thiết bị dịch hóa được tính:

D =nh

M

ii

Q

−=

3,1200,647

109514,3

−= 207,9(kg).

Cường độ hơi tiêu tốn: Dh = T

D=

45

609,207 × = 277,2 (kg/h).

7.1.2. Tính nhiệt cho thiết bị đường hóa tinh bột

7.1.2.1 Lượng nhiệt giữ khối dịch ở 620C trong 70 giờ:

Ta có: Q = F ×T×α× ( tbm - tkk )

Trong đó, tkk : nhiệt độ môi trường, tkk = 26,50C.

tbm: nhiệt độ bề mặt thiết bị, tbm = 2

5,2662 += 44,250C.



α = 9,3 + 0,058×44,25 = 12,505 (W/m2.độ)

T = 70 × 3600 = 252000 (giây)

F = 18(m2)

Vậy Q = 18×252000×12,505× (44,25-26,5) =1006827570 (J)

= 240476,6(kcal).

7.1.2.2. Chi phí hơi cho thiết bị đường hóa:

nnhn ii

QD

−=



Ở 120oC, ihn = 647,0 (kcal/kgđộ). [3 ]


Lượng hơi cung cấp cho thiết bị đường hóa được tính:

D = nh

M

ii

Q

− =

3,1200,647

240476,6

− = 456,57(kg)


D=

70

57,456 = 6,5 (kg/h).

7.1.3. Tính nhiệt cho thiết bị thanh trùng dịch pha chế

7.1.3.1 Lượng nhiệt đun dịch tinh bột từ 26,50C lên 1250C.

( )12 ttCGQ −××=

Trong đó:

G : Khối lượng dịch đưa vào thanh trùng,

G =3610,3 (kg)

t2: 125oC



t1: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị lấy bằng nhiệt độ môi trường : 26,5oC

C: Nhiệt dung riêng của dịch pha chế.

C = 4186(1-x) (J/kg.độ). [6 - Tr 152]

x: Nồng độ chất hoà tan

)1,01(4186 −=C = 3767,4 (J/kg.độ) = 0,9 (kcal/kg.độ)

5,320056)5,26125(9,03,3610 =−××=Q (kcal).

7.1.3.2. Lượng nhiệt giữ khối dịch pha chế ở 1250C trong 15 phút:

Ta có: Q = F ×T2×α× ( tbm - tkk )

Trong đó: tkk là nhiệt độ môi trường, tkk = 26,50C

tbm : nhiệt độ bề mặt thiết bị, tbm = 2

5,26125 += 75,750C

α = 9,3 + 0,058×75,75 = 13,694 (W/m2.độ)

T2 = 15 × 60 = 900 (giây)

F = 60 (m2)

Vậy Q = 60 ×900×13,694× (75,75 - 26,5) =36419193 (J) = 8698,5 (kcal).

Tổng nhiệt dùng cho thanh trùng dịch pha chế: Q = 328755 (kcal).

7.1.3.3. Chi phí hơi cho thiết bị thanh trùng dịch pha chế:

nnhn ii

QD

−=



Ở 120oC, ihn = 647,0 (kcal/kgđộ). [3]


Lượng hơi cung cấp cho thiết bị thanh trùng được tính:



D = nh

M

ii

Q

− =

3,1200,647

328755

− = 624,1 (kg).


D =

15

601,624 × = 2496,7(kg/h).

7.1.4. Công đoạn cô đặc dịch sau lên men

Dịch sau lên men có nồng độ 17% sẽ được đưa qua hệ thống cô đặc chân

không không đến quá bão hòa để tạo ra dung dịch axit glutamic có nồng độ 30%.

Các đại lượng thứ nguyên có liên quan:

DO: Hơi sống đi vào nồi đầu (kg/h).

Wi: Lượng hơi thứ bốc ra từ các nồi (kg/h).

Gđ: Lượng dịch lọc vào hệ thống, (kg/h).

Gc: Lượng chế phẩm sau khi cô đặc, (kg/h).

Xđ: Nồng độ chất khô của dịch lọc vào hệ thống chọn

Xc: Nồng độ chất khô trong chế phẩm chọn

Khối lượng nước bốc hơi trong quá trình cô đặc

)/(),1.( hkgX

XGW

c

d

d −=

Hay Gd = 3619,8(kg/h).

Thay vào ta có lượng hơi thứ bốc ra:

58,1568)30

171(8,3619 =−×=W (kg/h).

Lượng hơi đốt cần cho quá trình cô đặc:

Trong đó:

D: Lượng hơi đốt cung cấp cho quá trình cô đặc.



Ta có: n

WD

.85,0= , trong đó:

n: Số nồi cô đặc n = 1

0,85: Hệ số hiệu chỉnh.

Thay số vào:1.85,0

58,1568=D = 1845,3 (kg/h).

7.1.5. Sấy axit glutamic

Độ ẩm ban đầu của axit glutamic: W1 = 3%

Độ ẩm cuối cùng của axit glutamic: W2 = 0,4%

Nhiệt độ của không khí trước khi vào calorife: t0 = 26,50 C

Nhiệt độ của không khí sau khi ra khỏi calorife: t1= 800 C

Nhiệt độ của không khí sau khi ra khỏi máy sấy: t2= 400 C

Nhiệt độ ban đầu của axit glutamic ban đầu chọn bằng nhiệt độ môi trường

tvl =26,50 C

Nhiệt độ của axit glutamic sau khi sấy tR2 = 400 C

7.1.5.1. Tính toán các trạng thái của không khí và vật liệu sấy

1. Các thông số trạng thái của không khí

Trạng thái ban đầu của không khí trước khi vào calorife là trạng thái của

không khí trong điều kiện tự nhiên, lấy theo độ ẩm và nhiệt độ trung bình của cả

năm là :

to = 26,50 C

Calorif

e

Máy sấy

1,1 ϕt

1,1 Ix

2,2 ϕt

2,2 Ix

0,0 ϕt

0,0 Ix



%820 =ϕ [ 13 - Tr 99 ]

2. Hàm ẩm của không khí

bl

bl

PP

PX

×−

××=

0

00 622,0

ϕ

ϕ,(kg ẩm/kg kk)

Ở nhiệt độ to = 26,5oC, áp suất hơi nước bảo hoà Pbl = 0,035227 (at),

[ 12 - Tr 316 ]

Áp suất chung của khí quyển, P = 1 (at)

0115,0035227,082,01

035227,082,0622,0622,00 =

×−

×××=X (kg ẩm/kg kkk).

3. Nhiệt lượng riêng của không khí ẩm

( ) 0000 79,12493 XttI ++= (kJ/kg kk)

( ) 715,550115,05,2679,124935,260 =××++=I (kJ/kg kkk).

4. Hàm ẩm của không khí sau khi qua calorife

Nhiệt độ của không khí sau khi qua calorife là 800C.

Hàm ẩm của không khí : X1 = X0 = 0,0115 ( kg ẩm/kg kkk).

Áp suất hơi nước bão hoà ở t1 = 800C là Pbl = 0,483 (at).

( )062,01

11

+=

Xp

XP

bl

ϕ (%).

( )

324,0062,00115,0483,0

0115,011 =

+×

×=ϕ (%).

5. Nhiệt lượng của không khí nóng sau khi qua calorife

( ) 1111 79,12493 XttI ++=

( ) 316,1100115,08079,12493801 =××++=I (kJ/kg kkk).



6. Nhiệt lượng không khí sau khi ra khỏi máy sấy

Do chỉ tính trong quá trình sấy lý thuyết nên 12 II =

7. Hàm ẩm của không khí sau khi ra khỏi máy sấy

Chọn trạng thái không khí ra khỏi máy sấy là t2 = 400C.

( ) 22122 79,12493 XttI ++=

0274,04079,12493

40316,110

79,12493 2

222 =

×+

−=

×+

−=

t

tIX (kg ẩm/kg kkk).

Ở nhiệt độ t2 = 400C, áp suất hơi bão hoà Pb2 = 0,0752 (at).

( )062,022

22

+=

Xp

XP

b

ϕ

( )076,4

062,00274,00752,0

0274,011 =

+

×=ϕ

.

8. Lượng không khí khô vào máy sấy.

Khối lượng acid glutamic ẩm trước khi sấy là 587,875(kg/h).

Lượng nước bốc hơi:

( ) ( )

747,153100

4,03875,587

W100

WWGW

1

211 =−

−×=

−

−×= (kg/h).

Khối lượng acid glutamic khô sau khi sấy đến độ ẩm 0,4% là:

G2 = G1 – W = 587,875 – 15,747 = 572,128(kg/h).

Lượng không khí khô vào máy sấy:

02

2G

XXL

−= , (kg/h). [10, trang 165].

89,359820115,00274,0

572,128=

−=L (kg/h).



9. Nhiệt dung riêng của acid glutamic

Acid glutamic có công thức là C5H9NO4.

C = M

1 n1c1+ n2c2 + n3c3 + ….. (J/kgđộ) [12 - Tr 152]

Trong đó: M: Khối lượng mol của hợp chất.

ni: Số nguyên tử của các nguyên tố trong hợp chất.

cj: Nhiệt dung riêng của các nguyên tố tương ứng (J/kg.độ).

Vậy nhiệt dung riêng của axit glutamic là:

C = 147

1680042600019630975005 ×+×+×+× = 1478,7(J/kg độ).

10. Cân bằng nhiệt trong quá trình sấy.

Nhiệt vào:

- Không khí mang vào: 0IL × , (KJ/h).

- Acid glutamic ẩm vào: vltCG ×× 11 , (KJ/h).

- Nhiệt calorife cung cấp: Qc,(KJ/h).

Nhiệt ra:

- Không khí ẩm mang lại: 2IL × , (kJ/h).

- Acid glutamic khô mang ra: 222 RtCG ×× , (kJ/h).

Do tổn thất: 21,0 Q× , (kJ/h).

Giả sử C1 = C2 = C = 1478,7 (J/kg.độ).

Phương trình cân bằng nhiệt lượng:

cRcV QtCGILQtCGIL ×+××+×=+××+× 1,022221110



( )9,0

11122202 VR

c

tCGtCGIILQ

××−××+−×==>

( ) ( ) ( )9,0

5,267,1478875,587407,1478128,572715,55316,11089,35982 ××−××+−×=

12769083=cQ (kJ/h).

Chọn hiệu suất trao đổi nhiệt: %80=η

Lượng nhiệt thực tế cần thiết cung cấp cho calorife trong một giờ:

159613548,0

12769083Qc ===η

ttQ (kJ/h).

Lượng hơi nước bão hoà:

Gọi d: lượng hơi nước cần dùng trong một giờ, kg

r: ẩn nhiệt hoá hơi của hơi nước bảo hoà ở 1200C

r = 2207 [12- Tr313]

rdQtt ×= , (kJ/h)

15,72322207

15961354Q tt ===r

d (kg/h).

7.1.6. Tính lượng hơi cần dùng

Lượng hơi cần cung cấp cho nhà máy trong 1giờ:

D = 277,2 + 6,5 + 2496,7+1845,3 + 7232,15 = 11857,85(kg/h).

Lượng hơi để vệ sinh, tổn thất vào các mục đích khác bằng 10% tổng lượng

hơi cung cấp cho sản xuất.

11857,85 × 0,1 = 1185,785 (kg/h).

Tổng lượng hơi trong 1 giờ là: 11857,85 + 1185,785 = 13043,6 (kg/h).

Lượng hơi thực tế cần dùng: Dtt = η

D



Với η hệ số tổn thất nhiệt, mất mát do đường ống các thiết bị phụ tải, tổn thất

do trở lực đường ống và hiệu suất lò. Chọn η = 0,75.

5,1739175,0

6,13043==ttD (kg hơi/h)

7.2. Tính nước

Nước yêu cầu phải qua xử lý để đảm bảo chỉ tiêu chất lượng trong sản suất.

Giả sử 1 kg nước sinh ra 1kg hơi. Suy ra, nước dùng cho lò hơi trong 1 giờ:

17,39 (m3)=139,12 (m3/ca)

Nước dùng cho hòa tan tinh bột:

Lượng tinh bột sắn đem hòa tan trong 1ca là: 5706(kg).

Lượng nước cần dùng trong 1 ca là:

28958,47 - 5706 = 23252,44(kg) ≈ 23,25 (m3).

Giả sử nước cần vệ sinh thiết bị: 5 (m3/ca).

Các quá trình khác:5 (m3/h).

Tổng lượng nước cần dùng:

139,12 + 23,25 +5 +5 =172,37 (m3/h).



CHƯƠNG VIII

KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT

LƯỢNG SẢN PHẨM

Kiểm tra sản xuất là việc hết sức quan trọng đặc biệt đối với ngành công nghệ

thực phẩm. Kiểm tra sản xuất nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm của nhà máy,

đảm bảo cho công nhân thao tác đúng qui trình kỹ thuật, tránh ảnh hưởng xấu đến

sản phẩm cũng như những sự cố kỹ thuật và hư hỏng của máy móc, thiết bị. Kiểm

tra sản xuất giúp ta đánh giá được tình hình hoạt động của nhà máy và đề ra kế

hoạch hợp lý. Đồng thời, qua đó phát hiện được những sai sót để điều chỉnh hoặc có

biện pháp cải tiến kỹ thuật để nhà máy hoạt động tốt.

8.1. Kiểm tra đầu vào của nguyên liệu

Yêu cầu: tinh bột có màu trắng sáng ,không có màu nâu hay đục và không có

nấm mốc phát triển.

8.2. Kiểm tra các công đoạn sản xuất

8.2.1. Xử lý nguyên liệu

Trong quá trình thuỷ phân tinh bột cần thường xuyên kiểm tra nhiệt độ, PH, đo

mức độ thủy phân của tinh bột.

8.2.2. Pha chế dịch lên men

Cần kiểm tra tỉ lệ chất dinh dưỡng cho vào dịch trước khi đi thanh trùng.

8.2.3. Lên men

Để đảm bảo quá trình lên men đạt hiệu quả cao phải chú ý khống chế các điều

kiện kỹ thuật sau:

+ Nhiệt độ: luôn giữ ở 320C.

+ Khi pH giảm đến 7 phải bổ sung urê ngay cho pH lên đến 8.



+ Khi bọt nhiều phải tiếp dầu phá bọt để CO2 thoát ra dễ dàng.

+ Thường xuyên đo nhiệt độ, độ đường, độ axit, pH, lượng không khí, áp suất.

+ Đo độ đục trên máy so màu.

+ Bổ sung urê.

8.2.4. Công đoạn tinh chế

+ Đo nồng độ axit glutamic sau khi cô đặc. Sau khi cô đặc, nồng độ axit

glutamic khoảng 30%, pH = 5,5 - 6.

+ Đo pH của quá trình kết tinh.

+ Kiểm tra độ ẩm của axit glutamic sau khi li tâm, ép lọc, sấy.

8.3. Kiểm tra chất lượng sản phẩm

Axit glutamic phải đảm bảo các chỉ tiêu hoá lý sau:

- Tinh thể màu trắng sáng, các hạt đều nhau.

- Phân tử lượng 147,13

- pH = 3,3.

- Độ ẩm đạt 0,4 - 0,5 .

- Nhiệt độ nóng chảy là 247 – 2490 C

- Tan hoàn toàn trong nước, không tan trong cồn, ete và một số dung môi.



CHƯƠNG IX

AN TOÀN LAO ÐỘNG

Trong nhà máy, an toàn lao động là vấn đề được đặt lên hàng đầu. Nó ảnh

hưởng rất lớn đến quá trình sản xuất, sức khoẻ và tính mạng của công nhân cũng

như tình trạng máy móc, thiết bị. Do đó, cần phải phổ biến rộng rãi cho cán bộ công

nhân viên nhà máy hiểu biết và vận dụng một cách có hiệu quả.

9.1. Các nguyên nhân gây tai nạn lao động:

- Tổ chức lao động và sự liên hệ giữa các bộ phận không chặt chẽ.

- Các thiết bị bảo hộ lao động còn thiếu hoặc không đảm bảo an toàn.

- Ý thức chấp hành kỷ luật của công nhân chưa cao.

- Vận hành thiết bị, máy móc không đúng quy trình kỹ thuật.

- Trình độ lành nghề và nắm vững về mặt kỹ thuật của công nhân còn yếu.

- Các thiết bị, máy móc được trang bị không tốt hoặc chưa hợp lý.

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

- Tại các phân xưởng phải có các biển báo về quy trình vận hành từng loại

thiết bị.

- Bố trí lắp đặt thiết bị phù hợp với quá trình sản xuất. Các loại thiết bị có

động cơ như: gàu tải, …phải có che chắn cẩn thận.

- Các đường ống hơi nhiệt phải có lớp bảo ôn, có áp kế.

- Phải kiểm tra lại các bộ phận của máy trước khi vận hành để xem có hư hỏng

gì không, nếu có phải sửa chữa kịp thời.

- Các thiết bị chứa CO2 lỏng, khí nén… phải đặt xa nơi đông người, có áp kế.

- Kho xăng, dầu, nguyên liệu… phải đặt xa nguồn nhiệt. Trong kho phải có

bình CO2 chống cháy và vòi nước để chữa lửa. Ngăn chặn người vô phận sự vào

khu vực sản xuất và kho tàng. Không được hút thuốc lá trong kho.



- Người công nhân vận hành máy phải thực hiện đúng chức năng của mình,

phải chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu máy móc bị hư hỏng do quy trình vận hành của

mình.

- Kỷ luật của nhà máy phải thực hiện nghiêm để xử lý kịp thời những trường

hợp vô nguyên tắc, làm ẩu.

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

9.3.1. Chiếu sáng và đảm bảo ánh sáng khi làm việc:

- Phải đảm bảo độ sáng tối thiểu Emin trong nhà sản xuất. Nếu chiếu sáng

không tốt sẽ ảnh hưởng đến sức khoẻ của công nhân, không đảm bảo khi vận hành

máy móc.

- Ban ngày cần phải sử dụng nguồn sáng tự nhiên.

- Ban đêm sử dụng nguồn ánh sáng nhân tạo phải đủ chỉ tiêu về độ rọi.

9.3.2. Thông gió:

Nhà sản xuất và làm việc phải được thông gió tốt.

9.3.3. An toàn về điện:

* Về điện chiếu sáng:

Số bóng đèn, vị trí treo lắp đèn, công tắc, cầu dao phải phù hợp với thao tác.

Các mạch điện phải kín, đặt nơi khô ráo. Thường xuyên kiểm tra độ sáng của bóng

đèn.

* Về thiết bị điện:

- Phải có hệ thống báo động khi thiết bị có sự cố.

- Thiết bị điện phải có rơle đề phòng quá tải.

- Các phần cách điện của thiết bị điện phải đảm bảo bền chặt, không bị ăn

mòn.

- Thiết bị điện phải được nối đất khi làm việc.

- Khi sửa chữa thiết bị điện phải cách ly điện với người sửa chữa và có bút thử

điện.

- Khi cắt điện phải có biển báo và mang dụng cụ bảo hiểm điện.

9.3.4. An toàn sử dụng thiết bị:



- Thiết bị, máy móc phải sử dụng đúng chức năng, đúng công suất.

- Mỗi loại thiết bị phải có hồ sơ rõ ràng. Sau mỗi ca làm việc phải có sự bàn

giao máy móc, nêu rõ tình trạng để ca sau xử lý.

- Thường xuyên theo dõi chế độ làm việc của máy móc, thiết bị.

- Có chế độ vệ sinh, sát trùng, vô dầu mỡ cho thiết bị.

9.3.5. Phòng chống cháy nổ:

- Nguyên nhân xảy ra cháy nổ là do tiếp xúc với lửa, do tác động của tia lửa

điện, do cạn nước trong lò hơi, các ống hơi bị co giãn, cong lại gây nổ.

- Ðề phòng cháy nổ cần phải tuân theo các thao tác về thiết bị đã được hướng

dẫn.

- Không hút thuốc tại kho nguyên liệu, xăng dầu, gara ô tô…

- Phải đủ nước, thiết bị chữa cháy.

- Thường xuyên kiểm tra định kỳ công tác phòng cháy tại nhà máy.

9.3.6. An toàn với hoá chất:

Các hoá chất phải đặt đúng nơi quy định. Khi sử dụng phải tuân theo quy định

đề ra để tránh gây độc hại, ăn mòn và hư hỏng thiết bị.

9.3.7. Chống sét:

Ðể đảm bảo an toàn cho các công trình trong nhà máy, phải có cột thu lôi cho

những công trình ở vị trí cao.



KẾT LUẬN

Nhờ sự giúp đỡ tận tình của cô giáo hướng dẫn Trương Thị Minh Hạnh và các

thầy cô khác trong bộ môn cũng như gia đình, bạn bè, em đã hoàn thành đồ án tốt

nghiệp với đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic từ tinh bột sắn, năng

suất 4570 tấn sản phẩm/năm”.

Việc thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic tinh thể đã đáp ứng một phần nào

cho các nhà máy sản mì chính, dược phẩm và một số ngành khác, góp phần thúc

đẩy nền kinh tế của đất nước nói chung và khu vực miền trung nói riêng , tận dụng

được nguồn nguyên liệu có sẵn trong nước. Qua quá trình thiết kế, tôi đã có cơ hội

áp dụng và kiểm tra lại những kiến thức đã tiếp nhận được suốt 5 năm qua và có thể

hiểu sâu hơn về công nghệ sản xuất axitglutamic.

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng trong công việc, nhưng với thời gian có hạn

cùng với những hạn chế về kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tiễn của bản

thân nên sai sót là điều không thể tránh khỏi. Tôi rất mong nhận được những ý kiến

đóng góp chân thành của thầy cô và bạn bè để nâng cao kiến thức, kinh nghiệm

nhằm phục vụ công tác sau này.

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 5 năm 2011.

Sinh viên thực hiện



TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng việt

1. Hoàng Kim Anh, Ngô Kế Xương, Nguyễn Xích Liên (2004), Tinh Bột Sắn Và

Các Sản Phẩm Từ Tinh Bột Sắn, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, Tp Hồ Chí

Minh.

2. Tài liệu từ công ty Ajinomoto.

3. GS, TSKH Nguyễn Bin, PGS.TS Đỗ Văn Đài, TS.Nguyễn Trọng Khuông,

TS.Trần Xoa, Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất và thực phẩm

(1992), Tập 1, NXB Đại học và kỹ thuật Hà Nội.

4. TS.Trương Thị Minh Hạnh (2004), Bài giảng công nghệ sản xuất axít amin,

ĐHBK Đà Nẵng.

5. PGS.TS. Nguyễn Thị Hiền (2004), Công nghệ sản xuất mì chính và các sản

phẩm lên men cổ truyền, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.

6. Lê Văn Hoàng (2004), Các quá trình và thiết bị công nghệ sinh học trong

công nghiệp, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật.

7. ThS. Trần Xuân Ngạch, ThS. Phan Bích Ngọc, Bài giảng môn học công nghệ

lên men, ĐHBK Đà Nẵng.

8. PGS.TS. Lương Đức Phẩm (2004), Công nghệ vi sinh vật, NXB Nông

Nghiệp.

9. Trần Văn Phú, Lê Quang Dương(1991), ‘Kỹ thuật sấy nông sản’, NXB Khoa

học và kỹ thuật Hà Nội.

10. Trần Văn Phú, ‘Tính toán và thiết kế hệ thống sấy’, NXB Giáo dục

11. Trần Thế Truyền (2006), Cơ sở thiết kế nhà máy, Khoa Hóa ĐHBK Đà Nẵng.

12. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản (1992), Sổ tay quá trình

và thiết bị công nghệ hóa chất và thực phẩm Tập 1, NXB Đại học và kỹ thuật

Hà Nội.



13. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản (1992), Sổ tay quá trình

và thiết bị công nghệ hóa chất và thực phẩm Tập 2, NXB Đại học và kỹ thuật

Hà Nội.

Tiếng Nga

14. Ц..Ρ.ЗąЙЧИΚ(1997),ΟЂΟΥДΟΒАΗИЕПΡΕДПΡИЯТИЙ

ΒИΗΟДΕЛЂЧΕСΚΟЙ ΠΡΟΜЫΙΙΙЛΕΗΗΟСΤИ̦ ̦ Μоскьа.

Web

15. http://ebg.vn/chi-tiet-san-pham/6656/tinh-bot-san (ngay 15-2)

16. http://vi.wikipedia.org/wiki/Qu%E1%BA%A3ng_Nam (ngay 15-2)

17. http://cyanua1201.violet.vn/entry/show/entry_id/395243 (ngay 15-2)

18. http://www.3dchem.com/molecules.asp?ID=52, (ngay 15-2)

19. http://voer.edu.vn/content/m32464/1.1/ (ngay 30-2)

20. http://forum.hanoifishing.com/showthread.php?t=10779 (ngay 30-2)

21. http://www.semvn.net/sem/modules.php?name=News&op=viewst&sid=410,

(ngay 30-2)

22. http://www.vatgia.com/raovat/3905/2463440/thiet-bi-trao-doi-nhiet-thiet-bi-

trao-doi-nhiet-dang-tam-tam-trao-doi-nhiet.html (ngay 3-3)

23. http://www.traderscity.com/board/products-1/offers-to-sell-and-export-1/beer-

equipment-mash-tank-29148/ (ngay 3-3)

24. http://www.simerics.com/gallery_mixer.html (ngay 8-3)

25. http://www.vocw.edu.vn/content/m10510/latest/, cập nhật 8/3

26. http://www.chinapharmachinery.ru/e8-preparation-vessel.html (ngay 25-4)

27. http://www.3dchem.com/molecules.asp?ID=52, truy cập 27/4

28. http://changshuyaoji.en.alibaba.com/product/200908537-

200055190/Fermentor_Fermenter_.html (ngay 30-4)

29. http://www.processequipments.net/chemical-plant-crystallizers.html (ngay 30-

4)

30. http://www.heinkelusa.com/heinkel-centrifuge-equipment/pennwalt-super-

decanter (ngày 30-4)



31. http://www.topmachinebiz.com/product/95406/Decanter-Centrifuge.htm (ngày

30-4)

32. http://www.princeton-indiana.com/wastewater/pages/biosolids/press.htmld

(ngày30-4)

33. http://ttmindustry.vn/default.asp?prod=3 (ngày30-4)

34. http://www.quangnam.gov.vn/web/quangnam/danhchonhadautu/khucongnghi

ep/kcndiennam-dienngoc? (ngày 30-4)

35. http://www.scielo.br), truy cập 30-4

.

Food

Thuyeminh 4595 0365