Đồ án tốt nghiệp 1 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: “Thiết kế nhà máy sản xuất
axit glutamic”
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

Đồ án tốt nghiệp 2 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
MỤC LỤC
CHƯƠNG I 4
LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT 4
CHƯƠNG II 7
TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 7
2.1.Tinh b t s n [1],[5]ộ ắ 7
2.2. Mì chính và axit glutamic 7
5.22.Thùng ch aứ 52
CHƯƠNG VI 54
TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG 54
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
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Đồ án tốt nghiệp 3 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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

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

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

. 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
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Hình 2.2 Cấu trúc phân tử axit glutamic[18]
[29]
Đồ án tốt nghiệp 9 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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.

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
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Hình 2.3 Corynebacterium Glutamicum [20]
[29]
Đồ án tốt nghiệp 11 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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

Cl,…
2.5.2.Sự cung cấp O
2
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 O
2
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 26-37
o
C, trong thực tế lên
men giai đoạn đầu ở 30-32
o
C và giai đoạn cuối 36-37
o
C.
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

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
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Đồ án tốt nghiệp 15 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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 (60-65
0
C)
Đường hoá
γ
_amylaza
Pha chế dịch lên men (pH= 6,7-6,9)
Thanh trùng và làm nguội
Lên men

MnSO
4
0,0025%
KH
2
PO
4
0,2%
Men giống
Chuẩn bị men giống
Than hoạt tính
Đồ án tốt nghiệp 16 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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 %.

O nC
6
H
12
O
6

Quá trình dịch hóa bằng enzym
α
- amylaza được tiến hành ở t
0
=

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 -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.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
α

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]
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Hình 3.4 Thiết bị pha chế [24]
Hinh 3.3.Thiết bị đường hoá[23]
Đồ án tốt nghiệp 19 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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 125
o
C
Thời gian: 15 phút.
Sau khi thanh trùng dịch phải được hạ nhiệt độ 30 ÷32
0
C
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

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
2
, sau đó để nguội xuống 50 ÷ 60
0
C 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 5
0
C.
3.3.8.3. Giống cấp 2
- Môi trường cấp 2 (thiết bị lên men 60 lít): [5]
Đường glucoza 2000g
MgSO
4
24g
H
3
PO
4
60g
Nước chấm 300ml

thích hợp để chuyển hoá đường và đạm thành acid glutamic. Nồng độ dịch lên men
10÷14%.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Hình 3.6: Thiết bị nhân giống cấp II [26]
Đồ án tốt nghiệp 22 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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 32-38
o
C. 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.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Hình 3.7: Thiết bị lên men [28]
Đồ án tốt nghiệp 23 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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.

gọi đó là nước cái. Phần nước cái đưa đi kết tinh lại.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Hình 3.10. Thiết bị kết tinh[29]
Hình 3.11.Thiết bị ly tâm SDC[30];[31]
Đồ án tốt nghiệp 25 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Hình 3.12. Thiết bị lọc [32]