Đồ án tốt nghiệp -1- SVTH:Trương Thanh Nhi
LỜI MỞ ĐẦU
Acid amin là là 1 thành phần rất cần thiết cho cơ thể.Thiếu một số acid amin là
nguyên nhân gây nên bệnh tật hay suy giảm sức khoẻ.Acid glutamic là một loại quan
trọng như thế đối với cơ thể, là một loại acid amin tham gia vào việc cấu tạo nên
protein của cơ thể. Trong 20 loại acid amin trong cơ thể thì acid glutamic thuộc loại
acid amin thay thế nghĩa là cơ thể có thể tổng hợp được và có công thức C
5
H
9
NO
4
. Ở
điều kiện bình thường cơ thể không cần acid glutamic cung cấp từ bên ngoài, ngày
nay chúng được dùng chủ yếu trong việc sản xuất chất điều vị. Acid glutamic được
tìm thấy đầu tiên nhờ Kikunae Ikeda, ông này đã phân lập được acid glutamic từ rong
biển [5,tr15]. Tuy nhiên ngày nay acid glutamic được sản xuất từ nguyên liệu như
tinh bột, rỉ đường….Acid glutamic có vai trò quan trọng trong y học, sinh học và
thực phẩm. Đây là nguồn nguyên liệu chủ yếu 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. Việc sản xuất
acid 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. Có rất
nhiều phương pháp sản xuất acid glutamic như tổng hợp hoá học, thuỷ phân và lên
men vi sinh vật. Trong đó phương pháp tổng hợp từ vi sinh vật có nhiều ưu điểm
nhất. Nó là một trong những ứng dụng của công nghệ sinh học vào trong sản xuất.
Nó không những có ý nghĩa về mặt kinh tế mà còn có ý nghĩa lớn lao về xử lý môi
trường vì tận dụng được các phế thải của các ngành công nghiệp khác. Hiện nay ở
nước ta vẫn còn ít các nhà máy sản xuất acid glutamic, mà phần lớn là nhập từ nước
ngoài, đây là lợi thế để xây dựng nhà máy sản xuất acid glutamic cung cấp cho thị
trường trong nước. Ở đề tài này tôi chọn thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh
thể năng suất 800kg sản phẩm/ngày từ nguyên liệu là rỉ đường và tinh bột sắn.

Đà Nẵng là một thành phố lớn lại có khu công nghiệp nên các vấn đề về điện,
hơi, nhiên liệu được thành phố đầu tư đáng kể. Nhà máy sẽ sử dụng nguồn điện, hơi
có sẵn tại khu công nghiệp.
1.5. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Đồ án tốt nghiệp -3- SVTH:Trương Thanh Nhi
Nguồn cung cấp nước cho nhà máy như nước của công ty cung cấp nước thành
phố, hoặc cũng có thể sử dụng nguồn nước ngầm như khoan giếng…Ở đây ta chọn
nước máy từ nhà máy cung cấp nước thành phố.
Nước từ nhà máy đưa về đều được lắng, lọc, làm mềm và xử lý ion trước khi sản
xuất.
1.6. Giao thông vận tải
Đà Nẵng nằm trên quốc lộ 1A là đầu mối giao thông quan trọng của hai miền
Nam Bắc. Có cảng lớn có thể thông ra quốc tế. 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
thuỷ, đường hàng không là điều kiện rất thuận lợi về giao thông.
1.7. Thoát nước
Nước thải nhà máy sau khi xử lý được đưa ra hệ thống cống thoát nước và đến
khu xử lý nước thải chung của khu công nghiệp.
1.8. Nhân công và thị trường tiêu thụ
Nhà máy tuyển lao động ở tại Đà Nẵng và các địa phương lân cận. Mặt khác với
mức độ đô thị hoá của thành phố hiện nay, lượng lao động vãn lai rất dồi dào. Từ đó
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

+ Sử dụng nhiều thiết bị, hoá chất, thiết bị chống ăn mòn.
2.1.3. Phương pháp lên men (sinh tổng hợp)
Đây là phương pháp sử dụng rộng rãi hiện nay để sản xuất acid glutamic.
- Nguyên tắc: Dùng chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp ra acid glutamic
để sản xuất.
- Ưu điểm: + Nguyên liệu hơn so với hai phương pháp trên.
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Đồ án tốt nghiệp -5- SVTH:Trương Thanh Nhi
+ Ít sử dụng hoá chất, thiết bị chống ăn mòn.
+ Hiệu suất quá trìng rất cao.
+ Có thể sử dung 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.
+ Không chống chế được quá trình.
2.1.4. Phương pháp kết hợp
Đây là phương pháp kết hợp giữa phương pháp hoá học và lên men. Với
phương pháp này tuy mang lại hiệu suất cao nhưng nó đòi hỏi về kĩ thuật và trang
thiết bị hiện đại và chính xác. Vì vậy không thích hợp trong sản xuất công nghiệp, chỉ
dùng cho nghiên cứu.
Với những trình bày ở trên thì phương pháp lên men có nhiều ưu thế hơn
hết trong việc sản xuất acid glutamic. Nên đối với đề tài thiết kế này tôi chọn
phương pháp lên men để sản xuât acid glutamic.
2.2. Phương pháp lên men
Sản xuất acid 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.
2.2.1. 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 acid

- 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
trìng lên men.
Với những ưu điểm như vậy, ở đây tôi chọn phương pháp lên men một giai
đoạn để sản xuất acid glutamic.
2.3. Chủng vi sinh vật
Tham gia vào quá trình lên men để sản xuất acid glutamic ta chọn vi sinh vật
thường dùng là: Corynebacterium glutamicum
Brevibacterium lactofermentus
Micrococus glutamicus
Nhưng chủ yếu nhất vẫn là chủng Corynebacterrium glutamicum (loại vi khuẩn
này đã được nhà vi sinh vật Nhật Bản là Kinosita phát hiện từ năm 1965 có khả năng
lên men từ tinh bột, ngô, khoai, khoai mì để tạo acid glutamic)
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Đồ án tốt nghiệp -7- SVTH:Trương Thanh Nhi

2.4. Qui trình sản xuất acid glutamic
[5, tr167]

Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Ép lọc
Hình 2.1
Corynebacterium
glutamicum.
Tinh bộtRỉ đường
Hoà nước
Xử lý

MgSO
4
0,075%
MnSO
4
2%
Urê 2,2%
Thanh trùng
110
0
C,10 phút
Na
2
CO
3
Đồ án tốt nghiệp -8- SVTH:Trương Thanh Nhi2.5. Thuyết minh qui trình
2.5.1. Xử lí nguyên liệu
2.5.1.1. Rỉ đường
Thành phần của rỉ đường: - Nước 20% [5,tr25]
- Đường 62%
- Các chất phi đường 10%
a. Xử lí rỉ đường
Mục đích: loại bỏ các tạp chất không mong muốn và các vi sinh vật tạp nhiễm,
thuỷ phân dịch đường thành các đường đơn.
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Làm nguội 28÷30

Thiết bị: Thiết bị nghịch đảo đường

b. Lọc
Mục đích của lọc là loại bỏ kết tủa và các chất cặn lắng.
Thiết bị: Dùng thiết bị lọc khung bản màng mỏng.

c. Pha loãng
Nhằm pha loãng rỉ đường đến nồng độ cho phép mà
vi sinh vật có thể sử dụng được. Pha loãng đến nồng độ
13÷14%.
Thiết bị: Thùng pha loãng.

Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Hình 2.1 Thiết bị nghịch đảo đường
[6, tr92]
Hình 2.3 Thùng pha loãng rỉ đường
Hình 2.2 Thiết bị lọc khung bản
[22]
Đồ án tốt nghiệp -10- SVTH:Trương Thanh Nhi
2.5.1.2. Tinh bột
Thành phần của tinh bột sắn: - Tinh bột 83÷88% [5, tr24]
- Nước 10,6÷14,4%
- Đạm 0,1÷0,4%
- Chất khoáng 0,1÷0,6%
- Chất hoà tan 0,1÷ 1,3%
Sử dụng Cyclon để chứa tinh bột.
a. Hoà tan
Mục đích: Nhằm làm trương nở các hạt tinh bột nhằm dễ
dàng cho quá trình thuỷ phân.

Hình 2.5 Thiết bị thuỷ phân
tinh bột.
[6, tr87]
Hình 2.4 Thùng hoà tan tinh bột
Đồ án tốt nghiệp -11- SVTH:Trương Thanh Nhi
c. Trung hoà
Mục đích : Nhằm trung hoà lượng acid dư và
điều chỉnh pH của dịch thuỷ phân để đạt pH = 4,8.
Cho than hoạt tính vào để tẩy màu và giúp cho quá
trình dễ dàng hơn.
Tiến hành : Dùng NaCO
3
trung hoà
2HCl + NaCO
3
NaCl + CO
2
+ H
2
O
Thiết bị : Dùng thiết bị trung hoà.

d. Ép lọc
Mục đích : Tách các phần bã và các
chất không hoà tan được trong dung dịch
đường glucoza 16÷18%.
2.5.2. Pha chế dịch lên men
Mục đích : Tạo ra môi trường cho vi sinh vật sử dụng trong quá trình lên men
tạo sinh khối.
Tiến hành : Phối trộn giữa dịch thuỷ phân tinh bột và dịch rỉ đường đã pha

[5, tr171-173]
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 cấy truyền ra ống thạch nghiêng đời 1 cấy truyền ra ống
thạch nghiêng đời 2 lên men bình lắc (giống cấp 1) nuôi trong thùng tôn
(giống cấp 2) lên men chính (giống cấp 3).
2.5.4.1. Cấy truyền ra ống thạch nghiêng
-Môi trường thạch nghiêng:
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.
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.

- Môi trường cấp 2( thiết bị lên men 60 lít):
Đường glucoza 2000g
MgSO
4
24g
H
3
PO
4
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 thùng tôn.
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Hình 2.10 Thùng tôn
Hình 2.9 Bình tam giác
Đồ án tốt nghiệp -14- SVTH:Trương Thanh Nhi

thúc.
Nhiệt độ luôn giữ ở 32
o
C.
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Hình 2.11 Nồi lên men
[6, tr203]
Đồ án tốt nghiệp -15- SVTH:Trương Thanh Nhi
Lượng không khí : 30÷40cm
3
/giờ cho 1m
3
môi trường.
Cánh khuấy hai tầng : 180÷200vòng/phút.
Khi bọt nhiều phải tiếp giống để phá bọt tạo điều kiện để CO
2
thoát ra.
Thiết bị : Dùng nồi lên men
2.5.6. Trao đổi ion
Mục đích : Tách acid glutamic ra khỏi dịch lên men.
Tiến hành : Cho dòng chảy dịch lên men qua bình chứa các hạt nhựa resin với
tốc độ 150÷180lít/phút trong thời gian 180phút, resin sau khi đã cation hoá có khả
năng giữ lại các anion chủ yếu là acid glutamic. Sau đó dùng NaOH 4÷6%,lưu tốc
6m/giờ lưu lượng 1000lít/phút, thời gian 30phút để tách acid glutamic:
Quá trình hấp thụ:
R-SO
3
H
+

nhiệt độ không khí. Sau 48 giờ dung dịch tách 2 pha. Pha rắn là acid glutamic kết
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Hình 2.12 Thiết bị trao đổi ion
[20]
Đồ án tốt nghiệp -16- SVTH:Trương Thanh Nhi
tinh, pha lỏng là nước là một số acid glutamic tan vào đó gọi là
nước các. Phần nước các đem trao đổi nhựa tiếp, phần ảm đem ly
tâm thu acid glutamic ẩm.
Thiết bị: Thiết bị kết tinh có cánh khuấy.
2.5.8. Ly tâm
Mục đích : Thu acid glutamic từ hỗn hợp có nước nhằm dễ dàng cho quá trình
sấy.
Thiết bị: Thiết bị ly tâm lọc tháo chất rắn tự
động ở đáy.2.5.9. Sấy
Mục đích : Acid glutamic hút ẩm rất nhanh nên sau ly tâm phải sấy ngay.
Tiến hành : Acid 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 bị: Thiết bị sấy acid
glutamic
2.5.10. Bao gói
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Hình 2.13 Thiết bị kết tinh
[6,tr150]
Hình 2.14 Thiết bị ly tâm

- Sấy 2%
Nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể với năng suất 800 kg thành phẩm/ngày.
3.2. Biểu đồ sản xuất
- Các ngày nghỉ trong năm:
+ Tết dương lịch nghỉ 1 ngày
+ Tết âm lịch nghỉ 4 ngày
+ Chiến thắng 30-4 nghỉ 1 ngày
+ Quốc tế lao động nghỉ 1 ngày
+ Giỗ tổ hung vương nghỉ 1 ngày
+ Quốc khánh 2-9 nghỉ 1 ngày
+ Chủ nhật nghỉ 1 ngày
Tháng 11 mưa nhiều nghỉ 10 ngày để tu sửa và vệ sinh thiết bị.
Ngày làm việc 3 ca.
Bảng 3.1
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Cả
năm
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Đồ án tốt nghiệp -19- SVTH:Trương Thanh Nhi
Số ngày
làm
27 20 27 24 27 26 27 27 25 27 16 27 300
Số ca
làm
81 60 81 72 81 78 81 81 75 81 48 81 900
3.3. Cân bằng vật liệu
Trong một năm nhà máy hoạt động 300 ngày. Năng suất cả năm là:
m
acid glutamic

864,00 - (812,24 + 4,00) = 47,76(kg/ngày)
3.3.2. Ly tâm
Tỉ lệ hao hụt là 1%
Trước khi ly tâm độ ẩm là 30%
Lượng acid glutamic khô chưa tiêu hao
812,24×
)1100(
100
−
= 820,45 (kg/ngày)
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Đồ án tốt nghiệp -20- SVTH:Trương Thanh Nhi
Lượng acid glutamic ướt vào máy ly tâm
864,00×
30100
6100
−
−
= 1160,23 (kg/ngày)
Lượng dịch tách ra khi ly tâm
1160,23 - 864,00 = 296,23 (kg/ngày)
3.3.3. Kết tinh
Tỉ lệ hao hụt là 1%
Hiệu suất kết tinh là 75%
Theo bảng 20 [5,tr51]
Độ hoà tan của acid glutamic ở 12
0
C là 352 g/l
Lượng acid glutamic khô chưa tiêu hao

3.3.4. Trao đổi ion
Tỉ lệ hao hụt là 2%
Hiệu suất thu hồi là 75%
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Đồ án tốt nghiệp -21- SVTH:Trương Thanh Nhi
Nồng độ acid glutamic trước khi pha loãng là 40g/l
Nồng độ acid glutamic sau pha loãng là 20g/l
Lượng acid glutamic khô thu được sau khi trao đổi
828,74 + 276,25 = 1104,98 (kg/ngày)
Lượng acid glutamic khô chưa tiêu hao
1104,98×
2100
100
−
= 1127,53 (kg/ngày)
Lượng acid glutamic khô trước khi trao đổi ion
1127,53×
75
100
= 1503,38 (kg/ngày)
Thể tích dịch acid glutamic trước khi trao đổi
3
1020
38,1503
−
×
= 75168,87 (lít/ngày)
Thể tích dịch sau lên men là
2

Đồ án tốt nghiệp -22- SVTH:Trương Thanh Nhi
Lượng giống cho vào lên men là 1% [5,tr127] thể tích dịch môi trường. Vậy
lượng giống cho vào là V
giống II
= 1% × 55,68 = 0,56 (m
3
/ngày).
Giả sử giống có khối lượng riêng là 1070 (kg/m
3
). Khi đó khối lượng giống cho
vào là: m
giống II
= 1070 × 1,04 = 595,73 (kg/ngày)
Lượng giống cấp I bằng 10% lượng giống cấp II
V
giống cấp I
= 10% × 0,56 = 5,5.10
-3
(m
3
/ngày).
m
giống cấp I
= 1070 × 5,5.10
-3
= 5,96 (kg/ngày).
Lượng giống thạch nghiêng bằng 10% lượng giống cấp I
V
giống thạch
= 10% × 5,5.10

54375,21 - (85,14 + 42,57 + 1135,16 + 1248,68) = 54246,57 (kg/ngày)
3.3.8. Khối lượng các chất dùng trong nhân giống
3.3.8.1. Môi trường thạch nghiêng
Khối lượng tính tổng cho công đoạn nuôi trên ống thạch
Bảng 3.3
Cơ chất Tỉ lệ Khối lượng (g)
Peton 1% 0,6
Cao thịt 1% 0,6
NaCl 0.50% 0,3
Thạch 2% 1,19
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Đồ án tốt nghiệp -23- SVTH:Trương Thanh Nhi
3.3.8.2. Môi trường giống cấp I
Khối lượng tính cho tổng công đoạn nuôi giống cấp 1 trong bình tam giác
1000ml.
Bảng 3.4
Cơ chất Tỉ lệ Khối lượng (g)
Đường 2,5% 148,93
Rỉ đường 0,25% 14,89
Nước chấm 0,32% 19,06
MgSO4 0,04% 2,38
Fe, Mn 0,002% 0,12
Ure 0,5% 29,79
B1 0,00015% 0,01

3.3.8.3. Môi trường giống cấp II
Khối lượng tính cho thùng tôn có thể tích 120 lít
Bảng 3.5
Đường 4000g

×
98
100
= 39073,16 (kg/ngày).
3.3.9.2. Trung hoà
Sử dụng Na
2
CO
3
. Quá trình trung hòa tổn hao là 1% nên ta có:
m
Dịch trước khi trung hòa
= 39073,16×
99
100
= 39467,84 (kg/ngày).
3.3.9.3. Thuỷ phân
Quá trình thủy phân tổn hao là 1% nên ta có:
m
dịch thủy phân
= 39467,84×
99
100
= 39866,51 (kg/ngày)
Từ tỷ lệ phối trộn tinh bột:nước:acid để thủy phân 100:350:0,77(theo axít
100%). Gọi x là lượng tinh bột ta có:
x +
100
350
x +

100
×
98
100
= 5517,01 (Kg/ngày).
3.3.9.6. Xử lý rỉ đường
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.
Đồ án tốt nghiệp -25- SVTH:Trương Thanh Nhi
Lượng H
2
SO
4
dùng để xử lý rỉ đường là 0,5%
m
H2SO4
= 5517,01×
100
5,0
= 27,59 (Kg/ngày).
Lượng rỉ đường đem đi xử lý là:
m
rỉ đường xử lý
= (5285,39 - 27,59)×
99
100
= 5544,87 (kg/ngày).
Đề tài:Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic tinh thể năng suất 800kg sản
phẩm/ngày.