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
Đồ án tốt nghiệp 1 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

MỤC LỤC


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

Đồ án tốt nghiệp 2 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

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

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.

Đồ án tốt nghiệp 4 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic



Đồ án tốt nghiệp 5 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

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:25,4
o
C. Mùa đông dao động từ 29-24
o
C. 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

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
.Đồ án tốt nghiệp 7 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Đồ án tốt nghiệp 8 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

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

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, t
o
nc
= 247 - 249
o
C (phân huỷ), thăng hoa ở 200
o
C, độ quay cực riêng với tia D
ở 22
o
C: 31
o
. 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

+ 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]

Đồ án tốt nghiệp 11 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

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

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 GlutamicumĐồ án tốt nghiệp 13 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

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 NH
3

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

Đồ án tốt nghiệp 14 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

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.

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 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

Đồ án tốt nghiệp 16 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

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


o
= 90-95
o
C
t = 40 –45 phút

t
o
= 125
o
C
t = 15 phút

K
2
HPO
4
0,15%
MgSO
4
0,075%
MnSO
4
0,0025%
Men giống
Chuẩn bị men giống
Than hoạt tính

Đồ án tốt nghiệp 17 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

H
2
SO
4

pH =3,22
t
o
= 5
o
C Đồ án tốt nghiệp 18 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
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.

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 -95
0
C. Do đó, phải làm nguội
để nhiệt độ dịch tinh bột giảm xuống khoảng 60-65
0
C để tiến hành quá trình đường hóa.
α
-
amylaza,
Hình 3.1. Thiết bị hoà tan tinh bột [21]

Hinh 3.2
.Thi
ết bị
d
ịch hoá [23]Đồ án tốt nghiệp 19 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

4
: 0,15%
MgSO
4
.7H
2
O : 0,075%
MnSO
4
: 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]

Đồ án tốt nghiệp 20 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

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.


NaOH vào điều chỉnh pH = 7 ÷ 7,2. Cuối cùng cho môi trường vào ống nghiệm
thanh trùng 20 ÷ 30 phút, áp lực 1kg/cm
2
. Sau đó hạ nhiệt độ xuống 50 ÷ 60
0
C, để
ống nghiệm nghiêng thạch đông lại, sấy ở 45 giờ ở t
0
= 32
0
C, 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%
MgSO
4
.7H
2
O 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/cm

KOH để pH = 9
- Chuẩn bị môi trường: Các chất được hoà trộn cùng với nước sau đó thanh
trùng ở 120
0
C trong thời gian 30 phút. Sau đó làm nguội xuống còn 32
0
C và tiến
hành lên men trong các thiết bị lên men.
-Tiến hành: Quá trình nuôi giống khống chế ở nhiệt độ 32
0
C, áp suất
1kG/cm
3
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.



3.3.10. 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]

Đồ án tốt nghiệp 24 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

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%