Đồ án tốt nghiệp 1 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Đồ án tốt nghiệp 2 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh

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.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Đồ án tốt nghiệp 4 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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 m
3
/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

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 ÷ 80
0
C.
2.2. Mì chính và axit glutamic
2.2.1 Tính chất vật lý [6]
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Hình 2.1 Tinh bột sắn [17]
Đồ án tốt nghiệp 7 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh

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

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.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Đồ án tốt nghiệp 9 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
+ 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 .

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].
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
, khí NH
3
, NH
+4

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.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Đồ án tốt nghiệp 12 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Đồ án tốt nghiệp 13 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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

Thanh trùng và làm nguội
Lên men
Bã sinh khối tế bào Lọc tách sinh khối
Cô đặc (Bx=30)
Tẩy màu
Ép lọc
Axít hoá và kết tinh
Ly tâm Dịch sau ly tâm
Lọc rửa
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
t
o
= 60-65
o
C
t = 70h
H
2
SO
4
t
o
= 90-95
o
C
t = 40 –45 phút
t
o
= 125
o

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.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Hình 3.1. Thiết bị hoà tan tinh bột [21]
Đồ án tốt nghiệp 16 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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.
(C
6
H
10
O
5
)

C để tiến hành quá trình đường hóa.
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 –
65
o
C, 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
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
α
- amylaza,
Hinh 3.2.Thiết bị dịch hoá [23]
Đồ án tốt nghiệp 17 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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%
K
2
HPO
4
: 0,15%
MgSO

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%
- 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/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
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Hình 3.5. Thiết bị thanh trùng bản mỏng[25]
Đồ án tốt nghiệp 19 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
-Môi trường giống cấp 1:[5]
Đường glucoza tinh khiết 2,5%
Rỉ đường 0,25%

60g
Nước chấm 300ml
Rỉ đường 600g
Urê 480g
Dầu lạc 60ml
B
1
20mg
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:
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Đồ án tốt nghiệp 20 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
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: 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.
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 H
2
SO
4
98% vào để tạo điểm đẳng điện ở PH =
3,22 thì thôi và bắt đầu làm lạnh.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Hình 3.9. Thiết bị cô đặc chân không [12]
Đồ án tốt nghiệp 23 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Làm lạnh và kết tinh: dịch axit glutamic sau khi đạt pH đẳng điện thì cho nước
lạnh khoảng 5
0
C 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.

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].
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Hình 3.14 Máy phân loại XZS [33]
Hình 3.15. Thiết bị bao gói đứng TTM-1300KB [33]