Đồ án tốt nghiệp Trang 1 GVHD: TS.Trương Thị Minh Hạnh
MỞ ĐẦU
Lịch sử của axit glutamic đã có hơn 100
năm và gắn liền tên tuổi của ông Kikunae
Ikeda. Trong bữa ăn gia đình, vợ ông chế biến
thức ăn thường cho rong biển vào. Ông nhận
thấy mùi vị của thức ăn đặc sắc hơn hẳn lên.
Kikunae Ikeda tiến hành nghiên cứu tại phòng
thí nghiệm riêng của mình để tìm hiểu xem
trong rong biển có chất nào mà làm cho thức
ăn đậm đà vị thịt như vậy. Cho đến năm 1907,
ông Kikunae Ikeda xác định được chất đó
chính là axit glutamic và ông tách được nó ra
khỏi rong biển. Ông không ngờ,
công trình nhận biết hoạt chất trong rong biển
của ông lại mở đường cho một ngành công nghiệp hùng mạnh ở thế kỉ 20 - Công
nghiệp sản xuất axit glutamic.
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,
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH

thực phẩm ngày càng tăng và không ngừng phát triển.
Từ nhu cầu thực tế đó, việc xây dựng nhà máy sản xuất axit glutamic tại khu
công nghiệp An Phú cách trung tâm thành phố khoảng 4km là rất hợp lý, đáp ứng
nhu cầu người tiêu dùng. Đồng thời, Phú Yên có đội ngũ lao động phổ thông tương
đối nhiều, do đó việc xây dựng nhà máy sẽ giải quyết được công ăn việc làm cho
người dân và thu hút các kỹ sư giỏi đang làm ăn xa về xây dựng nhà máy ở tỉnh
nhà, làm cho Phú Yên ngày càng giàu mạnh, sánh vai với các tỉnh của đất nước.
1.1. Đặc điểm tự nhiên:
Phú Yên trải thuộc Nam miền Trung Việt Nam, phía bắc giáp tỉnh Bình Định,
phía nam giáp Khánh Hoà, phía tây giáp Đắc Lắc và Gia Lai, phía đông giáp biển
Đông, cách Hà Nội 1160 km về phía Nam, cách Hồ Chí Minh 561 km về phía Bắc
theo tuyến quốc lộ 1A.
Diện tích tự nhiên: 5,045 km², chiều dài bờ biển 189 km.
Khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm và chịu ảnh hưởng của khí hậu đại dương.
Có 2 mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 12, mùa nắng từ tháng 1 đến tháng
8. Nhiệt độ trung bình hằng năm 26,5
0
C . [15 ]
Khu công nghiệp An Phú cách quốc lộ 1A khoảng 1 km và cách trung tâm
thành phố khoảng 4 km.
1.2. Vùng nguyên liệu
Phú Yên có nhà máy đường Tuy Hoà và nhà máy tinh bột sắn Tuy Hoà đặt ở
huyện Sông Hinh, cung cấp lượng lớn rỉ đường và tinh bột sắn cho sản xuất. Đây là
điều kiện thuận lợi nhất để Phú Yên xây dựng nhà máy sản xuất axit glutamic.
1.3. Sự hợp tác hoá:
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH
Đồ án tốt nghiệp Trang 4 GVHD: TS.Trương Thị Minh Hạnh
Nhà máy sẽ đặt tại khu công nghiệp An Phú nên các điều kiện về hợp tác hoá
giữa nhà máy và nhà máy nước, công ty dược,… rất thuận lợi và sử dụng chung
các công trình công cộng như điện, nước, hệ thống thoát nước, giao thông…v.v.

của nhà máy, sau đó đến khu xử lý nước thải chung của khu công nghiệp.
1.8. Nhân công và thị trường tiêu thụ
Dân số Phú Yên là 836.672 người (năm 2003), trong đó thành thị chiếm 20%,
nông thôn chiếm 80%, lực lượng lao động chiếm 71,5% dân số. [15]
Nhà máy tuyển lao động ở tại Phú Yên và các địa phương lân cận. Với mức
độ đô thị hoá của thành phố hiện nay, lực lượng lao động rất dồi dào nên có thể thuê
nhân công với giá rẻ. Thị trường tiêu thụ được chọn là thị trường cho cả nước.
1.9. Nguồn tiêu thụ sản phẩm
Nguồn tiêu thụ cho sản phẩm ở đây chủ yếu hướng vào các công ty chế biến
dược phẩm, các công ty chế biến thức ăn gia súc, gia cầm và thuỷ hải sản, các công
ty chế biến thực phẩm, các công ty sản xuất mỹ phẩm vì đây là các công ty cần một
lượng axit glutamic để phục vụ cho việc sản xuất.
Kết luận: tất cả các điều kiện trên là cở sở thuận lợi, có tính khả thi để xây
dựng nhà máy sản xuất axit glutamic tại khu công nghiệp An Phú của thành phố
Tuy Hoà.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH
Đồ án tốt nghiệp Trang 6 GVHD: TS.Trương Thị Minh Hạnh
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN
2.1. Axit glutamic
Axit glutamic là loại axit amin cơ thể có thể tổng hợp được, nó có nhiều trong
các loại thực phẩm như protein thịt động vật, thực vật như cà rốt, rong biển,…
Axit glutamic có công thức phân tử: C
5
H
9
NO
4
Axit glutamic có trọng lượng phân tử 147,13, bị phân giải ở nhiệt độ 247
÷

nghiên cứu chứ ít áp dụng vào công nghệ sản xuất.
2.2.4. Phương pháp lên men (sinh tổng hợp)
Đây 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.
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.
+ Có thể sử dụng các loại nguyên liệu khác nhau nhờ vào chủng vi
sinh vật.
Nhược điểm: + Quá trình đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật cao và nghiêm ngặt.
+ Đảm bảo vô trùng mới tạo sản phẩm.
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).
2.2.4.1. Phương pháp lên men hai giai 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.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH
Đồ án tốt nghiệp Trang 8 GVHD: TS.Trương Thị Minh Hạnh
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.
2.2.4.2. 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.

nguồn nguyên liệu chủ yếu.
Các chất khoáng thường được sử dụng trong quá trình sản xuất bao gồm:
K
2
HPO
4
, MnSO
4
, MgSO
4.,
Nguồn nitơ thường dùng là urê, với tỷ lệ phụ thuộc vào
từng chủng, cũng có thể dùng (NH
4
)
2
SO
4

,(NH
4
)Cl.
2.5. Lên men
Trong sản xuất axit glutamic người ta thường tiến hành lên men theo chu kì, vì
yêu cầu tuyệt đối của quá trình sản xuất. Thời gian lên men phụ thuộc vào hàm
lượng đường có trong môi trường, vào phương pháp cho đường vào dịch nuôi cấy
một lần hoặc nhiều lần, vào mức độ thông khí và đặc tính sinh lý của chủng vi sinh
vật nuôi cấy.
Trong dung dịch, đường thường chiếm khoảng 8-25%. Trong quá trình lên
men, người ta có thể sử dụng nồng độ cao đường ngay từ ban đầu. Nhưng phương
pháp sử dụng đường làm nhiều lần trong suốt thời gian lên men thường cho hiệu

bởi nồng độ biotin vì giống này có khả năng sinh
tổng hợp axit glutamic cao và không bị khống chế
bởi nồng độ biotin.
3.3. Chọn nguyên liệu
Trong các nguyên liệu dùng để sản xuất axit glutamic, thường được sử dụng nhiều
nhất là rỉ đường vì rỉ đường đường có những ưu điểm rất thuận lợi cho sản xuất axit
glutamic như :
- Rỉ đường là nguyên liệu rẻ tiền,dễ kiếm
- Trong rỉ đường có chứa đủ lượng đường cần thiết cho quá trình lên men.
- Rỉ đường có chứa hàm lượng biotin rất cao. [8]
Trong rỉ đường có tới 60-80% chất khô, trong đó chủ yếu là đường saccaroza,
đường khử ( glucoza và fructoza).
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH
Hình 3.1 Chủng Corynebacterium [30]
Đồ án tốt nghiệp Trang 11 GVHD: TS.Trương Thị Minh Hạnh
Rỉ đường còn có axit, rượu, axit amin, purin và các vitamin, các chất khoáng,
các hợp chất có tác dụng kích thích sinh trưởng vi sinh vật như biotin (vitamin H).
Tóm lại, rỉ đường là nguyên liệu quí cho sản xuất axit glutamic.
Một nguyên liệu nữa được dùng phổ biến ở Việt Nam và trên thế giới là tinh
bột sắn. Tinh bột sắn là sản phẩm được chế biến từ củ sắn. Việt Nam hiện là nước
đứng thứ 3 về xuât khẩu tinh bột sắn. Trong tinh bột sắn chứa 83-88% hàm lượng
tinh bột. [9]
Vì vậy, em chọn rỉ đường và tinh bột sắn là 2 nguồn nguyên liệu chính để sản
xuất axit glutamic.
3.4. Qui trình sản xuất axit glutamic
Qua tham khảo qui trình sản xuất bột ngọt của công ty Ajinomoto, sách công nghệ
sản xuất mì chính của GS.TS Nguyễn Thị Hiền, một số tài liệu trên mạng và các tài liệu
liên quan, em đưa ra qui trình sản xuất axit glutamic như sau:
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH
Hình 3.2. Cây mía và cây sắn

t = 40 phút)

γ-amylaza
( t
0
=

60
÷
62
0
C; pH = 4,2-4,5;
t = 70 h)
Giống
Đường hóa
Lọc trong
Chất khoáng
Làm nguội ( t = 60
÷
62
0
C)
Lọc cặn bã
α-amylaza
Lên men
Rỉ đường
Xử lý rỉ đường
Li tâm
Thanh trùng, làm nguội
(125

3.5.1. Xử lí rỉ đường
Trong rỉ đường chứa lượng các tạp chất, nhất là canxi, các vi sinh vật tạp nhiễm.
Do đó phải loại bỏ chúng. Ngày nay, người ta thường dùng axit H
2
SO
4

để tiến hành quá
trình thủy phân , đồng thời làm kết tủa ion canxi .
Dưới tác dụng của ion canxi, xảy ra các quá trình sau :
C
12
H
12
O
11
+

H
2
O 2 C
6
H
12
O
6
Ca
2+
+ SO
4

lên men.
Phần rắn gồm: CaSO
4
,K
2
SO
4
, CaK
2
(SO4)

được chuyển đi ly tâm lần 2. Sau li
tâm lần 2, pha lỏng chuyển vào thùng đựng dịch lên men. Phần rắn được loại bỏ.
Phương pháp: Sử dụng máy li tâm nằm ngang như hình 3.2
1- cơ cấu ngưng máy; 2-cửa tháo; 3- vỏ
4- cống nạp liệu; 5,10 - bệ tựa rôtô; 6- khoang tháo chất lỏng
7 – Vít tải; 8 – rôtô xi lanh-nón; 9- khoang để tháo cặn; 11-bộ truyền động
3.5.3. Pha loãng dịch đường sau li tâm
Dịch đường sau li tâm rỉ đường được dùng để bố sung vào quá trình lên men nên
cần được pha loãng đến nồng độ 10 %. Tổng lượng dung dịch đường bổ sung bằng 40%
tổng lượng dịch đem lên men.
Sử dụng thiết bị bằng thép, bên trong có cánh khuấy như hình 3.3.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH
Hình 3.1 Thiết bị thủy phân PZG [21]
Hình 3.2 Máy li tâm nằm ngang [ 10 - Tr 228 ]
Đồ án tốt nghiệp Trang 15 GVHD: TS.Trương Thị Minh Hạnh
3.5.4. Hòa tan tinh bột

5

)
a

+ (C
6
H
12
O
5

)
b
,với (a +b = m)
Quá trình dịch hóa bằng enzym
α
- amylaza được tiến hành ở t
0
=

90
÷
100,
pH = 5
÷
7. Tên chế phẩm enzym
α
- amylaza được sử dụng là Termamyl SC. [2]
Quá trình dịch hóa tiến hành trong thiết bị PZG như hình 3.1.

5
)
a
+ n H
2
O a C
6
H
12
O
6
Qúa trình đường hóa tiến hành ở điều kiện: t
0
=

60
÷
62
0
C, pH = 4,2
÷
4,5. [2]
Sau khoảng t = 70 h thì quá trình đường hóa kết thúc.
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, đáy hình chỏm cầu như hình 3.1
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH
Hình 3.4 Thiết bị trao đổi nhiệt (BR0.23) [22]
γ
- amylaza
Đồ án tốt nghiệp Trang 17 GVHD: TS.Trương Thị Minh Hạnh

Tiến hành thanh trùng ở 125
0
C, 15 phút. Sau đó, hạ nhiệt độ xuống còn 32
0
C.
Sử dụng thiết bị thanh trùng bản mỏng. Qúa trình thanh trùng và làm nguội
được thực hiện trong cùng 1 thiết bị.
3.5.11. Nhân giống
Mục đích là tạo ra đủ số lượng giống cần thiết cho quá trình lên men.
Quá trình nhân giống được tiến hành qua các bước sau:
Giống gốc Nhân giống PTN Nhân giống cấp I Nhân giống
cấp II Nhân giống sản xuất.
Tại phòng thí nghiệm, giống gốc được cấy chuyền sang các ống thạch nghiêng
rồi tiến hành cấy vào các bình tam giác rồi đi lên men trên máy lắc.
Sau đây là một số môi trường nhân giống:
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH
Đồ án tốt nghiệp Trang 18 GVHD: TS.Trương Thị Minh Hạnh
- Môi trường thạch nghiêng: [9 - Tr 173]
Pepton: 1%
Cao thịt bò: 1%
NaCl tinh chế: 0,5%
-Môi trường giống cấp 1: [9 - Tr 173]
Đường glucoza tinh khiết 2,5%
Rỉ đường 0,25%
Nước chấm 0,32%
MgSO
4
.7H
2
O 0,04%

20mg
KOH để pH = 9
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH
Đồ án tốt nghiệp Trang 19 GVHD: TS.Trương Thị Minh Hạnh
- 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 .
-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, 9 là dùng được. Nồng độ giống
là 10g/lít. [9 - Tr 173]
Sau đây là hình ảnh một số thiết bị nhân giống
3.5.12. Lên men
Mục đích: Thông qua các hoạt động sống
của
vi khuẩn trong những điều kiện thích hợp để
chuyển hoá đường và đạm thành axit glutamic.
Quá trình lên men được thực hiện trong thiết bị lên men JRFG như hình 3.7
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH
Hình 3.7 Thiết bị lênmen JRFG [23]

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 SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH
Đồ án tốt nghiệp Trang 21 GVHD: TS.Trương Thị Minh Hạnh
3.5.14. Cô đặc :
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%
Sử dụng thiết bị cô
đặc chân không như hình
3.9
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH
Hinh 3.8 Máy lọc khung bản [28]
Đồ án tốt nghiệp Trang 22 GVHD: TS.Trương Thị Minh Hạnh
3.5.15. Tẩy màu
Dịch sau cô đặc còn lẫn các hợp chất hữu cơ có màu vàng, vì vậy cần cho
dung dịch axit glutamic chảy qua cột than hoạt tính để hấp thụ hết các màu và mùi.
3.5.16. Axit hóa - Kết tinh:
Mục đích: chuyển axit glutamic từ pha lỏng sang pha rắn tinh thể.
Axit hóa axit glutamic: Toàn bộ dung 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 HCl 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 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.

Thiết bị: sử dụng máy sấy tầng sôi GFG-120 như hình 3.12.
3.5.20. Phân loại
Axit glutamic sau khi sấy được cho qua sàng rung phân loại để phân loại hạt
trước khi đưa vào đóng gói.
Sử dụng thiết bị sàn rung phân loại XZS 800 như hình 3.13
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH
Hình 3.12 Máy sấy GFG-120 [19]
Hình 3.12. Thiết bị ép lọc DY-30000 [18]
Đồ án tốt nghiệp Trang 25 GVHD: TS.Trương Thị Minh Hạnh

3.5.21. Đóng gói, bảo quản
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 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 tông đưa qua nhập kho.
CHƯƠNG IV
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
4.1. Chọn các số liệu ban đầu
Năng suất của nhà máy: 14 tấn sản phẩm/ngày.
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic SVTH: Phạm Thị Mộng Sương - 04SH
Hình 3.13 Thiết bị phân loại XZS 800 [24]