i

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Họ, tên SV: Phạm An Trực Lớp : 47CT
Ngành : Chế tạo máy Mã ngành :
Tên đề tài : Hoàn chỉnh thiết kế và chế tạo thiết bị cung cấp nước cho hệ
thống sản xuất chitin
Số trang : 76 Số chương: 5 Số tài liệu tham khảo: 7
Hiện vật : 2 quyển đồ án và 1 đĩa CD
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận: Nha Trang, tháng 12 năm 2009.
Cán bộ hướng dẫn: K.s. Lê Ngọc Sơn ĐIỂM CHUNG

ĐIỂM CHUNG
Bằng số Bằng chữ iii

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian thực hiện đề tài với sự cố vấn giúp đỡ. Tôi xin chân thành
cảm ơn Th.s. Trần An Xuân, K.s. Lê Ngọc Sơn, K.s. Nguyễn Minh Quân, người đã
trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành đề tài này. Thầy đã truyền đạt cho tôi những kiến
thức từ lý thuyết cũng như thực tế, những kinh nghiệm từ những người đi trước.
Giúp tôi cũng cố những kiến thức còn thiếu sót để có thể giải quyết khó khăn trong
quá trình thực hiện đề tài.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong nhà trường và đặc biệt là các
thầy trong Bộ Môn Chế Tạo Máy đã giúp đỡ cho tôi trong suốt thời gian học tập và
trong quá trình thực hiện đề tài.
Bên cạnh đó tôi xin chân thành cảm ơn Bố, mẹ, anh chị em và những người thân
trong gia đình đã nuôi dạy, tạo mọi điều kiện tốt cho tôi và động viên tôi trong suốt
thời gian học tập.
Và cuối cùng, Tôi xin gởi lời cảm ơn đến tất cả các bạn bè, những người đã luôn
hỗ trợ tôi trong quá trình học và thực hiện đề tài này.
Nha Trang, tháng 12 năm 2009
Sinh viên

Phạm An Trực
iv

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN iii

2.3.1.1. Khi ngâm nguyên liệu (vỏ tôm) vào dung dịch axít HCl35% 32
2.3.1.2. Khi ngâm nguyên liệu (vỏ tôm) vào bazơ NaOH96% 34
2.3.2.Xác định lưu lượng dòng chảy 38
2.3.2.1 Khi ngâm nguyên liệu (vỏ tôm) vào dung dịch axit HCl35% và
nước nóng ở nhiệt độ 71
0
C 38
2.3.2.2. Khi ngâm nguyên liệu (vỏ tôm) vào tinh thể NaOH 96% và nước
nóng ở nhiệt độ 50
0
C. 44
2.3.3.Xác định tiết diện của thùng chứa nước, axít và kiềm 50
2.3.4. Đối với hệ thống ống dẫn 51
2.3.5. Đối với van 52
2.3.6. Đối với bộ hòa trộn. 56
2.3.7.Đối với đồng hồ đo nhiệt độ của nước 58
3.QUI TRÌNH LẮP RÁP, SỬ DỤNG VÀ SỬA CHỮA THIẾT BỊ. 61
3.1. KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ LẮP RÁP. 61
3.2. XÂY DỰNG QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ LẮP RÁP 62
3.3. QUI TRÌNH SỬ DỤNG THIẾT BỊ. 67
3.3.1. Khi ngâm nguyên liệu ( vỏ tôm ) vào bazơ NaOH96%. 67
3.3.2. Khi ngâm nguyên liệu ( vỏ tôm ) vào dung dịch axit HCl35% 68
3.4. SỬA CHỮA THIẾT BỊ. 69
CHƯƠNG III KHẢO NGHIỆM VÀ HOÀN CHỈNH 70
I. KHẢO NGHIỆM. 70
II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CUNG CẤP NƯỚC CHO QUÁ TRÌNH SẢN
XUẤT CHITIN VỚI KHỐI LƯỢNG 75Kg NGUYÊN LIỆU( VỎ TÔM) 72
1. Nấu bazo 72
2. Rửa bazo 72
3. Nấu Axit 73

năng lượng mới như năng lượng hạt nhân, năng lượng địa nhiệt, năng lượng gió và
năng lượng mặt trời… là hướng quan trọng trong kế hoạch phát triển năng lượng.
Việc nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời ngày càng được quan tâm, nhất
là trong tình trạng thiếu hụt năng lượng và vấn đề cấp bách về môi trường hiện nay.
Năng lượng mặt trời được xem như là dạng năng lượng ưu việt trong tương lai, đó
là nguồn năng lượng sẵn có, siêu sạch và miễn phí. Do vậy năng lượng mặt trời
ngày càng được sử dụng rộng rãi ở các nước trên thế giới.
Trong Đồ án tốt nghiệp này em xin giới thiệu một ứng dụng của năng lượng
mặt trời trong việc cung cấp nước cho hệ thống sản xuất chitin.
Nội dung của đồ án bao gồm:
Chương I: Tổng quan về qui trình và thiết bị sản xuất chitin từ phế liệu
chế biến thủy sản.
2

Chương II: Hoàn chỉnh thiết kế, chế tạo và lắp ráp thiết bị .
Chương III: Khảo nghiệm và hoàn chỉnh.
Chương IV: Hoạch toán giá thành.
Chương V: Kết luận và đề xuất.
Do trình độ của bản thân và điều kiện nghiên cứu còn hạn chế nên đồ án
không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô
giáo và các bạn đọc để đồ án này được hoàn thiện hơn.
Sinh viên thực hiện:

Phạm An Trực

nối glucozit và hình thành một mạng các sợi có tổ chức.
Trong động vật thuỷ sản, đặc biệt trong vỏ tôm, cua, ghẹ hàm lượng chitin-
chitosan khá cao từ 14÷35% so với trọng lượng khô. Vì vậy, vỏ tôm, cua, ghẹ là
nguồn nguyên liệu chính để sản xuất chitin-chitosan phục vụ cho sản xuất xã hội.
1.1.2. Cấu trúc và tính chất của chitin.
Từ những nghiên cứu về sự thuỷ phân chitin bằng enzim hay HCl đậm đặc,
người ta thấy rằng chitin có cấu trúc là một polymer được tạo thành từ các đơn vị
N- Acetyl--D-Glucosamin liên kết với nhau bởi liên kết -1-4glucozit
Công thức cấu tạo:
n

H
H
H
HN-COOCH
3

H
OH
H
CH
2

OH
H
H
OH

của muối thioxianatliti(LiSCN) và thioxianat can xi [Ca(SCN)
2
] tạo thành dung dịch
keo.
Chitin ổn định với các chất oxy hoá khử như thuốc tím KMnO
4
; oxy già H
2
O
2
;
nước Javen NaClO hay clorua vôi [CaClO]…Chitin khó hoà tan trong thuốc thử
Schweizei Sapranora. Điều này có thể do nhóm axetamin (-NHCOCH
3
) ngăn cản sự
tạo thành các phức hợp cần thiết.
Khi đun nóng trong axít HCl đậm đặc thì chitin bị thuỷ phân hoàn toàn thành
85,5% D-Glucosamin và 12,5% axít axetic. Quá trình thuỷ phân bắt đầu xảy ra ở
mối nối glucozit, tiếp theo là là sự loại bỏ nhóm acetyl.
Khi đun nóng chitin trong dung dịch NaOH đậm đặc chitin sẽ bị mất gốc
acetyl tạo thành chitosan.
Chitin có khả năng hấp thụ tia hồng ngoại có bước sóng 884÷890 m.
1.1.3. Cấu trúc và tính chất của chitosan.
Chitosan có cấu trúc tuyến tính như đơn vị -D-Glucosamin liên kết với nhau
bằng liên kết -1-4Glucozit.
Công thức cấu tạo của chitosan:


H

OH

H

CH

2

OH

5

Công thức phân tử:
[C
6
H
11
O
4
N]
n

Phân tử lượng M
Chitosan
= (161,07)
n
Các tính chất của chitosan
Chitosan ở dạng bột có màu trắng ngà, còn ở dạng vẩy có màu trắng hay hơi vàng.

Muối
11,0
35,5
6,1
0,03
25,2
22,1
1,8
21,3
0,5 Quá trình sản xuất Chitin- chitosan chủ yếu là căn cứ vào tính chất thành phần phi
Chitin trong nguyên liệu, dùng phương pháp hoá học phá huỷ những thành phần đó để
thu được Chitin thuần thiết. Cuối cùng dùng kiềm đậm đặc xử lý ta thu được Chitosan.

6

Quy trình công nghệ chung sản xuất Chitin - chitosan như sau:

Vỏ tôm ( cua)

Ngâm axít HCl

Nấu xút NaOH

Oxy hoá tẩy màu KMnO
4
nổi lên thì chứng tỏ lượng axít không đủ, cần bổ sung thêm. Lúc nguyên liệu đã
mềm bọt không nổi lên nữa thì quá trình ngâm axít có thể kết thúc, thời gian thường
tuỳ nguyên liệu mà quyết định.
Nấu xút:
Sau khi ngâm axít, vỏ tôm có màu đỏ, thành phần chủ yếu là protid và chitin
và một ít chất béo. Để loại bỏ protid và chất béo thì phải nấu nóng với xút nồng độ
8-10%. Trong quá trình nấu protid bị xút phân giải, chất béo bị xà phòng hoá và hoà
tan trong dung dịch xút, ngoài ra một phần sắc tố cũng bị phá hoại. Thời gian dài
ngắn tuỳ theo nguyên liệu, thường trong khoảng 1-2 giờ.
Nguyên liệu sau nấu nóng với xút thì mềm lại và màu sắc nhạt hơn, vớt ra
dùng nước rửa sạch xút, để rút ngắn thời gian rửa và tiết kiệm nước nên cho vào
một ít axít loãng để trung hoà bớt xút.
Oxy hoá tẩy màu:
Sắc tố chủ yếu trong vỏ tôm & cua là astacin. Loại sắc tố này sau khi tôm cua
chết và nấu nóng thì biến thành màu đỏ, màu đỏ này trong quá trình ngâm axít và
nấu xút không mất đi nên cần thiết phải oxy hoá tẩy màu. Trong sản xuất phổ biến
dùng KMnO
4
để tẩy màu, khuyết điểm lớn nhất của nó là thành phần vẫn có màu
vàng nhạt, ứng dụng trong ngành dệt có ảnh hưởng không tốt. Nguyên nhân có thể
là Mn
4+
tồn dư trong quá trình oxy hoá khử, KMnO
4
khử không hết đuợc hoặc Mn
2+

bị không khí oxy hoá, đặc biệt là trong điều kiện axít không đủ. Do đó sự tồn tại của
aicd và bước rửa sau lúc oxy hoá có một ý nghĩa quan trọng trong vấn đề đảm bảo
chất lượng sản phẩm.

2
O
3
, thường dùng Na
2
S
2
O
3
nồng độ 1-1,5%. Trong quá trình khử phải
luôn luôn khuấy để màu bay đều. Khử cho đến lúc màu tím của KMnO
4
mất hết thì
thôi, thời gian 5-10 phút, vớt ra làm khô ta được bán thành phẩm chitin.
Tẩy gốc axetyl:
Như trên đã nói, chitin qua bước xử lý bằng xút đậm đặc (40%), tẩy gốc axetyl
ta được chitosan. Nhiệt độ lúc xử lý với xút có ảnh hưởng rất lớn đến màu sắc của
thành phẩm. Kết quả thí nghiệm ở bảng dưới cho thấy rõ điều đó:

Bảng 1. 2. Mối quan hệ nhiệt độ và màu sắc thành phẩm.

Nhiệt độ
Nấu (
0
C)
Thời gian
(giờ)
Màu của
thành Phẩm
Hoà tan trong axít.

0
C chỉ cần 3 giờ, nhưng
cho màu sắc kém. Do đó, trong sản xuất, nếu muốn có màu sắc đẹp nên nấu ở nhiệt
độ thấp, nếu yêu cầu về màu sắc không cao có thể nấu ở nhiệt độ cao hơn. Nói
chung trong sản xuất nấu ở nhiệt độ 60-80
0
C thời gian 20-24 giờ. 9

Bảng1.3. Thành phần hoá học của các nguyên liệu chính sản xuất
chitin- chitosan( Muzzarelli, 1997)

Nguyên liệu Thành phần (%)
Độ

ẩm
Protit Tro Lipit chitin
Cua

1.Callinectes sapidus 4.5 24 56 2 12,9
2. Chinonectes opilio 29,2 40,6

13,5

26,65
10

1.1.5. Một số quy trình sản xuất chitin-chitosan hiện nay.
1.1.5.1. Quy trình sản xuất chitin- chitosan trên thế giới.
a) Quy trình sản xuất chitin từ tôm sông nước ngọt của Mayer và Lee, Đại học
Louisiana, Hoa Kỳ (1989).
Quy trình sản xuất:
Nguyên liệu

Nghiền nhỏ ( < 2mm)

Ngâm trong NaOH 3,5%( 2h, 65
0
C, 1/10 m/v)

Lọc

Rửa trung tính

Nấu trong HCl 1N ( 0,5h, t
0
phòng)


Sấy khô ở 60
0
C, 10h

Ngâm trong HCl 1N ( 1-2h, t
0
phòng)

Rửa trung tính

Sấy khô ở 60
0
C, 10h

Nấu trong NaOH 50%, 120
0
, 1-2h

Rửa trung tính

Sấy khô ở 60
0
C, 10h

Chitosan Nhận xét:
Sản phẩm chitosan sản xuất theo quy trình này có màu sắc đẹp, hàm lượng

Rửa

Tẩy màu bằng NaOCl hoặc H
2
O
2 Rửa

Chitin

Nấu trong NaOH, nồng độ(35-50%), nhiệt độ (80-140
0
C),
và thời gian(0,5-10h)

Rửa trung tính

Sấy khô

Chitosan
13

Nhận xét:
Đây là quy trình tổng hợp từ các quy trình sản xuất trước đó. Sản phẩm
chitosan sản xuất theo quy trình này có màu trắng đẹp, các chất màu được loại bỏ
sạch trong quá trình tẩy màu. Hàm lượng protitd và khoáng chất còn lại trong chitin
thấp, chitosan thu được có tính đa dạng cao, tuỳ theo từng ứng dụng mà sử dụng
cho phù hợp.


Khử protein bằng ngâm trong NaOH 8%, nhiệt độ phòng, 12h

Rửa trung tính Chitin Deacetyl trong NaOH đặc 35-40%, nhiệt độ 80-100
0
C, thời gian 5-6,5h

Rửa trung tính

Phơi hoặc sấy khô

Chitosan với nhiều mức deacetyl và độ nhớt

Nguyên liệu sử dụng là vỏ tôm, vỏ cua và phế liệu của các nhà máy chế biến
thuỷ sản. Quá trình deacetyl được thực hiện ở nhiều mức nồng độ NaOH, thời gian
và nhiệt độ. Nếu dùng nồng độ NaOH thấp thì phải tăng thời gian xử lý thì chitosan
thành phẩm mới đạt độ dêactyl cao, ngoài ra vai trò của nhiệt độ cũng được thể hiện
rõ trong việc tách nhóm acetyl khi sản xuất chitosan.
15

Nhận xét:
Đây là một quy trình được nghiên cứu đầy đủ về ảnh hưởng của chế độ xử lý
deacetyl (nồng độ, nhiệt độ, thời gian) đến chất lượng chitosan (độ nhớt, độ
deacetyl). Quy trình này có ý nghĩa cao vì nó đáp ứng được yêu cầu thực tế sử dụng

4
10%)

Chitin

Ngâm NaOH 40% (1w/1v; 24h, 80
0
C)

Rửa trung tính

Chitosan

16

Nhận xét:
Sản phẩm có chất lượng khá tốt, Chitin có màu trắng đẹp. xong thời gian chế
biến còn khá dài, sử dụng nhiều chất oxy hoá dễ làm ảnh hưởng đến độ nhớt của sản
phẩm.
c) Quy trình sản xuất chitosan theo phương pháp bán thuỷ nhiệt (ĐH Dược
TPHCM).
Nguyên liệu (vỏ tôm)

Rửa sạch, sấy khô, xay nhỏ

Ngâm HCl 12% (nhiệt độ phòng, 6h)

Rửa sạch & sấy khô

Loại protein và deacetyl hoá bằng dung dịch NaOH 15%(t

Rửa sạch, cắt và ép

Ngâm HCl 12% (nhiệt độ phòng, 6h)
hoặc HCl 4% (tỷ lệ 1w/3v; 3h; 60-85
0
C)

Rửa sạch sấy khô

Loại protein và deacetyl hoá bằng dung dịch NaOH15%(t
0
=95
0
C;1h)
hoặc NaOH 3,5% (tỷ lệ 1w/10v; 2h; 85
0
C)

Rửa trung tính bằng nước thường

Rửa lại bằng nước cất

Sấy khô ở 80
0
C

Chitosan

Trong quá trình thực nghiệm sẽ điều chỉnh cấu trúc và qui trình vận hành thiết bị
để có thể thực hiện tốt nhiều qui trình công nghệ hiện có nhằm sản xuất được Chitin -

kết dính viên, tá dược chất tạo màng, tạo nang mềm… ). Chitosan là chất mang
polymer sinh học để gắn thuốc bằng liên kết cơ học hay hoá học nhằm tạo ra thuốc
polymer có nhiều tác dụng mới.
d) Trong nông nghiệp.
Chitosan được dùng một thành phần chính trong thuốc phòng trừ nấm dùng
làm thuốc kích thích sinh trưởng cho lúa, cây công nghiệp, cây ăn quả và các lọai
cây cảnh.
19

Chitosan có tách dụng khá lâu dài trên lá và cây, làm tăng độ nảy mầm hạt,
tăng việc tạo diệp lục tố trong lá, tăng khả năng đâm rễ, thúc đẩy quá trình ra hoa
kết quả, làm tăng năng suất cây trồng.
e) Xử lý chất thải và nước thải.
Chitosan có khả năng tạo phức với kim loại vào nhóm amin, nó có thể giữ
được nhiều kim loại chuyển tiếp và những kim loại đứng sau kim loại chuyển tiếp
do tạo thành phức chất vòng nên được sử dụng làm chất keo tụ trong xử lý nước
thải công nghiệp.
f) Trong công nghiệp nhẹ.
Chitosan là chất phụ gia rất tốt trong xử lý bề mặt giấy, đặc biệt giấy cao cấp
như giấy ảnh. Do công thức hoá học của chitosan và cellulose gần giống nhau, chỉ
cần thay thế nhóm –NH
2
của Chitosan bằng nhóm –OH của cellulose là có thể từ vỏ
tôm& cua có thể trở thành cây, giúp các nhà công nghiệp giấy có thêm một loại
nguyên liệu mới để sản xuất bột giấy.
Chitin - chitosan là nguồn nguyên liệu rất quí để sản xuất các sản phẩm rất đa
dạng phục vụ sản xuất và đời sống xã hội, vì vậy nghiên cứu thiết kế thành công
cụm thiết bị kỹ thuật sản xuất chúng ở qui mô công nghiệp là một nhu cầu cấp thiết
trong quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa nền kinh tế nước ta nói chung và
công nghiệp chế biến thủy sản nói riêng. Đó cũng chính là luận cứ để Tác giả đề