Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic

Đồ án tốt nghiệp 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 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG I LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1.Đặc điểm tự nhiên tỉnh Quảng Nam 1.2 Vùng nguyên liệu 1.3 Hợp tác hóa 1.4 Nguồn cung cấp điện, nhiên liệu 1.5 Nguồn cung cấp nước vấn đề xử lý nước 1.6.Giao thông vận tải: 1.7 Nhân công thị trường tiêu thụ 1.8 Nguồn tiêu thụ sản phẩm CHƯƠNG II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1.Tinh bột sắn 2.2.Mì axit glutamic 2.3 Phương pháp sản xuất axit glutamic: 10 2.4.Chủng vi sinh 11 2.5.Những yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men 13 CHƯƠNG III CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 15 3.1.Chọn phương pháp sản xuất 15 3.2.Quy trình sản xuất axit glutamic từ tinh bột sắn 16 3.3 Thuyết minh quy trình sản xuất 17 CHƯƠNG IV CÂN BẰNG VẬT CHẤT 29 4.1 Chọn số liệu ban đầu 29 4.2 Biểu đồ sản xuất 29 4.3 Cân vật liệu 30 4.4 Tổng kết 35 CHƯƠNG V TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 36 5.1 Xylo chứa tinh bột: 36 5.2 Thiết bị hòa tan 37 5.3 Thiết bị dịch hóa 38 5.4 Thiết bị đường hóa 39 5.5 Thùng pha chế dịch lên men: 39 5.6 Thiết bị trùng làm nguội: 41 5.7.Thiết bị nhân giống cấp I: 41 5.8 Thiết bị nhân giống cấp II: 42 5.9.Thiết bị nhân giống cấp III 43 5.10 Thiết bị lên men 43 5.11 Thiết bị lọc rửa 44 5.12.Thiết bị cô đặc 45 5.13 Thiết bị tẩy màu: 45 5.14 Thiết bị kết tinh: 46 Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 5.15.Thiết bị ly tâm 47 5.16 Thiết bị lọc 48 5.17 Sấy rung tầng sôi 48 5.18.Thiết bị phân loại 49 5.19 Thiết bị đóng gói 50 5.20 Chọn gàu tải 50 5.21 Chọn bơm 51 5.22.Thùng chứa 53 CHƯƠNG VI TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG 55 6.1.Tính tổ chức: 55 6.2 Tính xây dựng nhà máy: 59 6.3 Qui cách xây dựng nhà máy: 65 CHƯƠNG VII TÍNH HƠI – NƯỚC 69 7.1 Tính 69 7.2 Tính nước 79 CHƯƠNG VIII KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 80 8.1 Kiểm tra đầu vào nguyên liệu 80 8.2 Kiểm tra công đoạn sản xuất 80 8.3 Kiểm tra chất lượng sản phẩm 81 CHƯƠNG IX AN TOÀN LAO ĐỘNG 82 9.1 Các nguyên nhân gây tai nạn lao động: 82 9.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động: 82 9.3 Những yêu cầu cụ thể an toàn lao động: 83 KẾT LUẬN 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh MỞ ĐẦU Nước ta có nguồn sắn dồi nhất, chúng trồng khắp ba miền đất nước Với đặc tính dễ trồng, sản lượng cao, đầu tư nên tinh bột sắn tương đối rẻ so với loại tinh bột khác Vì tinh bột sắn thích hợp làm nguyên liệu để sản xuất sản phẩm phục vụ cho công nghiệp thực phẩm Trong công nghệ sản xuất chế biến thực phẩm, bột (mì chính) chất phụ gia thực phẩm sử dụng rộng rãi Mì muối mononatri axit glutamic Hiện nước ta nhà máy sản xuất axit glutamic, mà phần lớn nhập từ nước ngoài, lợi để xây dựng nhà máy sản xuất axit glutamic cung cấp cho thị trường nước Axit glutamic thuộc loại axit amin thay có vai trò quan trọng trình trao đổi chất thể người động vật Axit glutamic tham gia cấu tạo nên chất xám chất trắng não, kích thích phản ứng oxi hoá não Khi vào thể, axit glutamic chuyển hóa dạng glutamat Mỗi ngày, thể cần khoảng 10 gam glutamat, riêng não cần khoảng 2,3 gam glutamat Axit glutamic tham gia vào việc tạo thành protein hàng loạt axit amin khác như: alanin, propin, xystin.Vì vậy, y học, axit glutamic xem chất bổ não, chữa bệnh thần kinh phân lập, bệnh chậm phát triển trí não, tim mạch, bệnh bắp thịt Ngoài ra, axit glutamic nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bột số chất điều vị khác, mục đích tạo hương vị, làm thức ăn thêm ngon Axit glutamic nguồn nguyên liệu khởi đầu cho việc tổng hợp số hoá chất quan trọng Việc sản xuất axit glutamic việc cần thiết, ngành công nghiệp quan trọng cho công nghiệp chế biến thực phẩm, dược phẩm nói riêng ngành công nghiệp nói chung Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Có nhiều phương pháp sản xuất song có phương pháp bản: tổng hợp hoá học, thuỷ phân protit, lên men kết hợp Song phương pháp lên men có nhiều ưu điểm hơn: không sử dụng nguyên liệu protit, không cần sử dụng nhiều hoá chất thiết bị chịu ăn mòn, hiệu suất cao, giá thành hạ, tạo axit glutamic dạng L, có hoạt tính sinh học cao Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu nước tiến tới xuất khẩu, nên em giao đề tài thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic với suất 4570 sản phẩm/năm CHƯƠNG I LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT Khu vực miền Trung chưa có nhà máy sản xuất axit glutamic nguồn nguyên liệu phục vụ sản xuất khu vực phong phú Đây điều kiện thuận lợi để tiến hành sản xuất loại sản phẩm nhằm cung Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh cấp cho thị trường rộng lớn tiến đến xuất Với ưu điểm nên việc xây dựng nhà máy sản xuất axit glutamic Quảng Nam việc làm hợp lý mang lại hiệu kinh tế cao trình hoạt động 1.1.Đặc điểm tự nhiên tỉnh Quảng Nam [16] Quảng Nam nằm trung độ Việt Nam, phía Bắc giáp Huế Đà Nẵng, phía Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi, phía Tây giáp CHDCND Lào 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 năm sau ( vận tốc gió trung bình 6-10m/s); gió Nam, Đông Nam, Tây Nam từ tháng đến tháng (vận tốc gió trung bình-6 m/s) Nhiệt độ trung bình:25,4oC Mùa đông dao động từ 29-24oC Lượng mưa trung bình năm: 2580mm, tập trung tháng 9,10,11( chiếm 85% lượng mưa năm) 1.2 Vùng nguyên liệu Ở Quảng Nam có nhà máy tinh bột sắn FOCOCEV, đồng thời tỉnh Quảng Nam giáp với tỉnh Quảng Ngãi, Bình định nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy thuận lợi 1.3 Hợp tác hóa Để thuận lợi cho việc thu mua nguyên liệu tiêu thụ sản phẩm, phế phẩm trình sản xuất, nhà máy cần hợp tác hóa với nhà máy khác tỉnh nhà máy đường, nhà máy tinh bột sắn, nhà máy thức ăn gia súc…cũng sử dụng 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 1.4 Nguồn cung cấp điện, nhiên liệu [34] Sử dụng từ hệ thống lưới điện quốc gia 500KV truyền tải KCN đường dây 110KV Tại chân KCN có Trạm biến áp 40 MVA (110/22), mạng 22 KV KCN Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Lượng đốt cung cấp cho phân xưởng lấy từ lò riêng nhà máy Nhiên liệu dùng cho lò dầu DO cung cấp từ trạm xăng dầu tỉnh 1.5 Nguồn cung cấp nước vấn đề xử lý nước [34] Trong KCN có Nhà máy nước công suất 5.000 m3/ngày đêm cung cấp cho Nhà máy Hệ thống thoát nước xử lý nước thải hoàn chỉnh 1.6.Giao thông vận tải: Nằm gần Đà Nẵng, đầu mối giao thông quan trọng hai miền Nam Bắc Cách cảng Tiên Sa 29km phía Bắc Ngoài có tuyến quốc lộ 14B nối Đà Nẵng với Tây Nguyên Lào, Thái Lan Do thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu sản phẩm Kênh vận chuyển đa dạng với đường sắt, đường bộ, đường thuỷ, đường hàng không điều kiện thuận lợi giao thông 1.7 Nhân công thị trường tiêu thụ Nguồn nhân công tuyển từ nguồn lao động địa phương vùng lân cận, lượng lao động vãn lai dồi từ thuê nhân công với giá rẻ Thị trường tiêu thụ chọn thị trường nước hướng đến xuất sang nước khu vực, đặc biệt khu vực Đông Nam Á 1.8 Nguồn tiêu thụ sản phẩm Nguồn tiêu thụ sản phẩm chủ yếu công ty hướng vào công ty Dược Bình Định Bidiphar, công ty chế biến thức ăn gia súc, gia cầm khu vực công ty cần lượng lớn axit glutamic để phục vụ cho sản xuất hàng năm Ngoài ra, phế phẩm trình sản xuất làm nguyên liệu cho nhà máy phân bón phục vụ cho trồng trọt Bên cạnh xuất sản phẩm sang nước Lào Campuchia thị trường cần hướng tới trình hoạt động nhà máy Kết luận: Với điều kiện thuận lợi hoàn toàn xây dựng đảm bảo cho hoạt động nhà máy sản xuất axit glutamic tỉnh Quảng Nam Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 2.1.Tinh bột sắn [1],[5] Tinh bột sắn sản xuất trình chế biến củ sắn Có hai loại sắn: sắn đắng sắn khác hàm lượng tinh bột xianua Sắn đắng có nhiều tinh bột đồng thời có nhiều axit xyanhydric, khoảng 200 ÷ 300 mg/kg Sắn có axit xianhydric (HCN) dùng làm lương thực, thực phẩm Sắn trồng tỉnh phía Bắc chủ yếu sắn tinh bột thu HCN Thành phần hoá học tinh bột sắn phụ thuộc chủ yếu vào trình độ kĩ thuật chế biến sắn Trong tinh bột sắn thường có 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% 0,1 ÷ 1,3% Chất hoà tan : Hình 2.1 Tinh bột sắn [17] Tinh bột sắn có kích thước xê dịch khoảng rộng ÷ 40 µm Dưới kính hiển vi ta thấy tinh bột sắn có nhiều hình dạng khác từ hình tròn đến hình bầu dục tương tự tinh bột khoai tây khác tinh bột ngô tinh bột gạo chỗ hình đa giác Cũng loại tinh bột khác tinh bột sắn gồm mạch amilopectin amiloza, tỷ lệ amilopectin amiloza 4:1 Nhiệt độ hồ hoá tinh bột sắn nằm khoảng 60 ÷ 800C 2.2 Mì axit glutamic 2.2.1 Tính chất vật lý [6] Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Bột (còn gọi mì chính) muối mononatri axit glutamic hay nari glutamat dễ tan nước, thường gọi mì (bột ngọt) dùng làm gia vị Axit glutamic thuộc loại axit amin có chứa nhóm amin hai nhóm cacboxyl Điều chế cách tổng hợp lên men gluxit Axit L (+) - glutamic (thường gọi axit glutamic) tinh thể không màu, tonc = 247 - 249oC (phân huỷ), thăng hoa 200oC, độ quay cực riêng với tia D 22oC: 31o Ít tan nước, etanol; không tan ete, axeton Đóng vai trò quan trọng việc trao đổi đạm Dùng y học, nghiên cứu sinh hoá, bổ sung vào phần thức ăn Axit L (+) - glutamic có vị thịt, axit D (–) - glutamic vị Hình 2.2 Cấu trúc phân tử axit glutamic[18] 2.2.2.Vai trò axit glutamic [7] Axit glutamic (còn gọi axit – aminoglutaric) hợp chất phổ biến protein loại hạt ngũ cốc, prolamin hạt đậu chứa 43-46% axit Axit glutamic đóng vai rò quan trọng việc trao đổi chất thể động vật, quan não bộ, gan nâng cho khả hoạt động thể Axit glutamic tham gia phản ứng thải loại amoniac, chất độc với hệ thần kinh Amoniac chất thải trình trao đổi chất Axit glutamic Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 10 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh phản ứng với amoniac cho aminoaxit glutamin Trong y học, axit glutamic dùng thuốc chữa bệnh yếu choáng 2.3 Phương pháp sản xuất axit glutamic: Có nhiều phương pháp để sản xuất axit glutamic, từ nguồn nguyên liệu khác Hiện nay, giới có bốn phương pháp + Phương pháp hoá học [5, trang13] Phương pháp ứng dụng phản ứng tổng hợp hóa học để tổng hợp nên axit glutamic amino axit khác từ khí thải công nghiệp dầu mỏ hay ngành khác Tuy nhiên phương pháp yêu cầu kĩ thuật cao, việc tách L-axit glutamic khó khăn nên giá thành sản phẩm cao + Phương pháp thuỷ phân [5, trang 13] Phương pháp sử dụng tác nhân hóa chất enzyme để thủy phân nguyên liệu có hàm lượng protein cao, tạo hỗn hợp amino axit có axit glutamic Sau tách axit glutamic khỏi hỗn hợp phương pháp hóa lý -Ưu điểm: + Khống chế qui trình điều kiện sản xuất + Có thể áp dụng sở thủ công, bán giới hóa + Ổn định chất lượng sản phẩm 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 Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic [5, trang 15] Đồ án tốt nghiệp 11 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Đây phương pháp kết hợp hóa học lên men.Với phương pháp hiệu suất cao đòi hỏi kĩ thuật trang thiết bị đại xác Vì phương pháp dùng nghiên cứu + Phương pháp lên men (sinh tổng hợp) [5, trang 14] Lên men phương pháp sử dụng rộng rãi để sản xuất axit glutamic Phương pháp dùng chủng vi sinh vật có khả tổng hợp axit glutamic để sản xuất - Ưu điểm: + Nguyên liệu rẻ so với hai phương pháp + Ít sử dụng hoá chất, thiết bị chống ăn mòn + Hiệu suất trình cao, giá thành hạ + Có thể sử dụng loại nguyên liệu khác + Tạo axit glutamic dạng L, có hoạt tính sinh học cao - Nhược điểm: + Quá trình đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật cao nghiêm ngặt + Đảm bảo vô trùng tạo sản phẩm + Khó điều khiển trình Sản xuất axit glutamic phương pháp lên men người ta sử dụng phương pháp lên men giai đoạn (gián đoạn) lên men trực tiếp 2.4.Chủng vi sinh [20] Tham gia vào trình lên men sản xuất axit glutamic, chủng vi sinh thường sử dụng là: Corynebacterium Glutamicum, Brevibacterium Lactofermentus, Micrococus Glutamicus; chủ yếu chủng Corynebacterium Glutamicum (loại vi khuẩn nhà vi sinh vật Nhật Bản Kinosita phát Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Hình 2.3 Corynebacterium Glutamicum Đồ án tốt nghiệp 12 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh từ 1956, có khả lên men từ tinh bột, ngô, khoai, khoai mì để tạo axit glutamic) Giống vi khuẩn khiết lấy từ ống thạch nghiêng sở giữ giống, sau cấy truyền, nhân sinh khối môi trường lỏng Khối lượng sinh khối nhân lên đến yêu cầu phù hợp cho quy trình sản xuất đại trà Trước nhân, cấy, môi trường lỏng phải trùng phương pháp Pasteur Chủng vi khuẩn giống phải có khả tạo nhiều axit glutamic, tốc độ Hình 2.3 Corynebacterium Glutamicum sinh trưởng phát triển nhanh, có tính ổn định cao thời gian dài, chịu nồng độ axit cao, môi trường nuôi cấy đơn giản, dễ áp dụng thực tế sản xuất * Cơ chế tổng hợp thừa axit glutamic: Tính thấm màng tế bào bị thay đổi thiếu biotin, tác dụng penicillin hay dẫn xuất chất béo Nếu tính thấm không bị thay đổi diễn tổng hợp axit gutamic tế bào tiết axit môi trường Như vậy, axit glutamic nồng độ cao ức chế phản ứng glutamatedehydrogenaza tạo thành axit glutamic Do biến đổi tính thẩm thấu, tế bào cho axit glutamic nội bào nồng độ axit amin thấp nên ức chế ngược sản phẩm cuối Sự hư hại tính thấm xuất nồng độ biotin tối ưu – µ g/l Còn nồng độ bioin tối thích cho sinh trưởng chủng khoảng 14 µ g/l Cũng tạo hư hại cách bổ sung chất hoạt động bề mặt Tween 60-polyoxyetylen- socbitanmonostearat, Tween40poyoxyetylen-sobitan-monopalmitat penicillin Các tác nhân bề mặt bổ sung vào hay cuối pha sinh trưởng Việc penicillin gây hư hại cho tính thấm có ý nghĩa thực tiễn đặc biệt nhờ sử dụng nguyên liệu phức tạp rỉ đường [4, tr 19] Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 13 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 2.5.Những yếu tố ảnh hưởng đến trình lên men [7] 2.5.1 Độ pH môi trường Các chủng vi khuẩn sinh tổng hợp L-Glutamic thích hợp môi trường trung tính hay kiềm yếu pH=6,7 – Trong trình lên men độ pH giảm tạo axit glutamic số axit hữu khác Do phải điều chỉnh độ pH thường xuyên NH+4 Nguồn NH+4 sử dụng phổ biến ure, nước NH3, khí NH3, NH+4Cl,… 2.5.2.Sự cung cấp O2 Lên men tổng hợp axit glutamic trình hiếu khí bắt buộc Do cung cấp oxi lên men quan trọng Nếu thiếu O2 sản phẩm chủ yếu axit lactic, thừa oxi sản phẩm chủ yếu axit -α-xetoglutaric Oxi cung cấp cho dịch lên men 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 cho trình lên men 26-37oC, thực tế lên men giai đoạn đầu 30-32oC giai đoạn cuối 36-37oC 2.5.4 Chất kích thích sinh trưởng Qúa trình tổng hợp axit glutamic cần biotin Biotin không chất sinh trưởng mà chất xác định thành phần số lượng sản phẩm lên men Sinh khối vi khuẩn tăng tỉ lệ với hàm lượng biotin với axit glutamic không hoàn toàn vậy: lượng axit glutamic tạo thành nhiều môi trường hàm lượng biotin thấp nhiều so với hàm lượng biotin cần thiết cho phát triển tối đa sinh khối Biotin không làm thay đổi hoạt lực enzim tổng hợp nên axit glutamic mà ảnh hưởng đến tính thẩm thấu màng tế bào, làm cho axit glutamic từ bên tế bào vi sinh vật khuyếch tán môi trường lên men Nồng độ biotin thích hợp cho sinh tổng hợp axit glutamic 2-5g\l Nguồn cung cấp biotin cao ngô, rỉ đường mía Trong trình lên men dùng rỉ đường mía làm nguồn cung cấp đường biotin thường xảy tượng thừa biotin lợi, sinh tổng hợp axit glutamic ít, sục khí Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 14 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh tạo alanin axit lactic Vì vậy, người ta phải bổ sung thêm penicilin để kìm hãm phát triển vi khuẩn môi trường giàu biotin đồng thời tăng trưởng trình tổng hợp axit glutamic Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 15 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 phương pháp sử dụng rộng rãi để sản xuất axit glutamic Nguyên tắc: Dùng chủng vi sinh vật có khả tổng hợp axit glutamic để sản xuất Sản xuất axit glutamic phương pháp lên men người ta sử dụng phương pháp lên men giai đoạn (gián đoạn) lên men giai đoạn (trực tiếp) 3.1.1 Phương pháp lên men gián đoạn Nguyên tắc phương pháp tạo α_Ketoglutaric kĩ thuật vi sinh nuôi cấy vi sinh vật Sau đó, chuyển hoá α_Ketoglutaric thành axit glutamic nhờ enzyme aminotransferase glutamatdehydrogenase Giai đoạn chuyển từ α_Ketoglutaric thành axit glutamic sử dụng nhiều chủng khác Pseudomonas, Xantonomas, Ervinia, Bacillus, Micrococus Nhược điểm phương pháp dùng nhiều enzyme axit amin làm nguồn amin cho phản ứng dây chuyền nên dùng công nghiệp 3.1.2 Phương pháp lên men trực tiếp Nguyên tắc phương pháp sản xuất axit glutamic dịch nuôi cấy loại vi sinh vật Các sinh vật có hệ enzyme đặc biệt chuyển tiếp đường NH3 thành axit glutamic 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 thành phần dinh dưỡng cho trình lên men Từ năm 50 kỉ XIX, Nhật Bản ý đến phương pháp lên men trực tiếp axit glutamic từ đến sản phẩm hàng năm đứng đầu Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 16 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh công nghiệp axit amin Axit glutamic sản xuất chủ yếu Nhật Bản, chiếm 50 % sản lượng giới, chủ yếu phương pháp lên men trực tiếp Với ưu điểm vậy, chọn phương pháp lên men giai đoạn để sản xuất acid glutamic 3.2.Quy trình sản xuất axit glutamic từ tinh bột sắn [2] Tinh bột Pha loãng Nước Lọc to = 90-95 oC t = 40 –45 phút Dịch hoá Termamyl Hạ nhiệt độ (60-650C) to = 60-65 oC t = 70h Đường hoá γ _amylaza K2HPO4 0,15% MgSO4 0,075% Pha chế dịch lên men (pH= 6,7-6,9) MnSO4 0,0025% to = 125 oC t = 15 phút Thanh trùng làm nguội Lên men Bã sinh khối tế bào Men giống Chuẩn bị men giống Lọc tách sinh khối Cô đặc (Bx=30) Tẩy màu Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Than hoạt tính Đồ án tốt nghiệp 17 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Ép lọc H2SO4 Axít hoá kết tinh pH =3,22 to = oC 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 sản phẩm chế biến từ củ sắn Trong tinh bột sắn chứa 83-88% hàm lượng tinh bột Hơn nữa, Việt Nam nước đứng thứ xuất 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 hạt tinh bột sau tiến hành lọc nhằm loại bỏ chất cặn bã dịch tinh bột trước 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 pha loãng, dung dịch tinh bột chảy qua thiết bị lọc hình trụ bên màng lọc kim loại, đặt thùng lọc nhằm làm tinh bột trước đưa vào thủy phân Sử dụng thùng lọc hình trụ, thép không rỉ, phía có màng lọc thép Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 18 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Hình 3.1 Thiết bị hoà tan tinh bột [21] 3.3.3.Dịch hoá [3] Mục đích dịch hóa chuyển hệ huyền phù hạt tinh bột thành dạng dung dịch hòa tan chứa dextrin có chiều dài mạch ngắn α - amylaza, nC H O (C H O ) + nH O 10 n 12 Quá trình dịch hóa enzym α - amylaza tiến hành t0 = 90-95, pH = 5,5 ÷ Tên chế phẩm enzym α - amylaza sử dụng Termamyl Thiết bị: Thực trình dịch hóa nồi phản ứng vỏ, làm thép không gỉ, thân hình trụ [6, tr 87] Hinh 3.2.Thiết bị dịch hoá [23] 3.3.4.Làm nguội Dịch tinh bột sau dịch hóa có nhiệt độ khoảng 90 -950 C Do đó, phải làm nguội để nhiệt độ dịch tinh bột giảm xuống khoảng 60-650 C để tiến hành trình đường hóa Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 19 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 3.3.5.Đường hoá [3] Mục đích đường hóa nhằm chuyển dịch dextrose thành đường glucoza – nguồn dinh dưỡng mà vi sinh vật lên men sử dụng Dùng emzym γ _amylaza để thực trình Các thông số kỹ thuật trình đường hóa là: pH = 4,2 – 4,5; nhiệt độ 60 – 65oC, thời gian 70h Thiết bị sử dụng cho trính dịch hóa đường hóa nồi vỏ làm thép không gỉ, có thân dạng hình trụ Hinh 3.3.Thiết bị đường hoá[23] 3.3.6 Phối chế dịch lên men [6] Mục đích :Tạo môi trường cho VSV sử dụng trình lên men tạo sinh khối Tiến hành: Phối trộn dịch thuỷ phân tinh bột chất khoáng vào môi trường lên men theo bảng sau:[7] Dịch đường hoá : 13% K2HPO4 : 0,15% MgSO4.7H2O : 0,075% MnSO4 : 0,0025% Cao ngô : 0,7% Điều chỉnh pH đến :6,7 ÷ 6,9 3.3.7 Thanh trùng làm nguội [7],[2] Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Hình 3.4 Thiết bị pha chế [24]