ĐỒ án tốt NGHIỆP acid glutamic

Acid amin là một thành phần cần thiết cho cơ thể. Thiếu một số acid amin là nguyên nhân gây nên bệnh tật hay suy giảm sức khỏe. Trong đó, acid glutamic là một loại acid amin quan trọng, 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. Ở điều kiện bình thường, cơ thể không cần acid amin cung cấp từ bên ngoài, mà ngày nay chúng được dùng chủ yếu trong việc sản xuất chất điều vị.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

Acid amin là một thành phần cần thiết cho cơ thể Thiếu một số acid amin là nguyên nhân gây nên bệnh tật hay suy giảm sức khỏe Trong đó, acid glutamic là một loại acid amin quan trọng, 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 Ở điều kiện bình thường, cơ thể không cần acid amin cung cấp từ bên ngoài, mà ngày nay chúng được dùng chủ yếu trong việc sản xuất chất điều vị

Acid glutamic được tìm thấy đầu tiên nhờ Kikunae Ikeda , đã phân lập acid glutamic từ rong biển [] 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, 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 ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, dược phẩm nói riêng và ngành công nghiệp nói chung 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 alutamic cung cấp cho thị trường trong nước

Ở đề tài này tôi chọn: “ Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic năng suất

250000 tấn sản phẩm/năm từ nguyên liệu tinh bột sắnvà rỉ đường mía”.

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

Phát triển ngành công nghiệp chế biến thực phẩm là một yêu cầu cần thiết của việc phát triển nền kinh tế nước nhà trong thời kì đổi mới của chúng ta Để ngày càng nâng cao mức sống nhân dân, đáp ứng như cầu trong nước và tăng cường mở rộng thị trường xuất khẩu, sự phát triển của ngành thực phẩm đặc biệt

là ngành sản xuất bột ngọt góp phần đem lại lợi nhuận cao cho nền kinh tế quốc dân Trong đó, acid glutamic là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất bột ngọt và nhu cầu sử dụng acid glutamic như là nguồn nguyên liệu để sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm, hóa chất, ngày càng tăng

Việc thiết lập nhà máy sản xuất acid glutamic là cần thiết và có tính kinh tế,

nó giải quyết được rất nhiều các sản phẩm nông nghiệp và thu hút được một lượng lớn lao động Thiết lập nhà máy như trên cần quan tâm đến nhiều vấn đề sau:

1.1 Đặc điểm tự nhiên và vị trí xây dựng

Địa điểm xây dựng nhà máy phải phù hợp với quy hoạch và đảm bảo sự phát triển chung về kinh tế địa phương Tôi chọn xây dựng nhà máy tại tỉnh Bình Dương Bình Dương là một tỉnh thuộc vùng Đông Nam Bộ Việt Nam, nằm trong vùng kinh

tế trọng điểm phía Nam Phía Bắc giáp tỉnh Bình Phước, phía Nam giáp Thành phố

Hồ Chí Minh, phía Đông giáp tỉnh Đồng Nai, phía Tây giáp tỉnh Tây Ninh và Thành phố Hồ Chí Minh Địa hình tương đối bằng phẳng, hệ thống sông ngòi và tài nguyên thiên nhiên phong phú Khí hậu mang đặc điểm nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm với 2 mùa rõ rệt: mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến 11, mùa khô bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Lượng mưa trung bình hằng năm là 1800 mm đến 2000 mm Nhiệt độ trung bình hằng năm là 26,5 0 C.

Bình Dương có cửa ngõ giao thương với Thành phố Hồ Chí Minh, trung tâm kinh tế - văn hóa của cả nước, có các trục giao thông huyết mạch của quốc gia chạy qua như quốc lộ 13, quốc lộ 14, đường Hồ Chí Minh, đường Xuyên Á, cách sân bay Tân Sơn Nhất và các cảng biển chỉ từ 10 – 15 km thuận lợi cho phát triển kinh tế

và xã hội toàn diện Hiện nay, Bình Dương có 28 khu công nghiệp và cụm công nghiệp tập trung có tổng diện tích hơn 8700 ha với hơn 1200 doanh nghiệp trong

và ngoài nước đang hoạt động có tổng vốn đăng ký hơn 13 tỷ đôla Mỹ (https://vi.wikipedia.org/wiki/B%C3%ACnh_D%C6%B0%C6%A1ng)

Từ các thông số trên, tôi xin chọn địa điểm đặt nhà máy tại khu công nghiệp VISIP huyện Thuận An tỉnh Bình Dương, với hướng gió chủ đạo là hướng Đông Bắc.

Hình 1 1 Bản đồ hành chính tỉnh Bình Dương

1.2 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Nguồn nguyên liệu chủ yếu của nhà máy là tinh bột sắn và rỉ đường, thị trườngcung cấp nguyên liệu rộng lớn Có thể được cung cấp từ các nhà máy chế biến tinh bộtsắn tại khu vực huyện Thuận An và huyện Tân Uyên như: Công ty TNHH sản xuấthóa chất thương mại dịch vụ Gia Định; Công ty TNHH Tinh bột công nghiệpSUNCHUNG; Công ty TNHH Sản xuất–xuất khẩu lương thực Bình Dương, Nguồnnguyên liệu còn có thể được cung cấp từ các nhà máy sản xuất tinh bột sắn ở các tỉnhTây Ninh, Gia Lai, Đắc Lắc, Bà Rịa Vũng Tàu, Rỉ đườg có thể nhập ở các nhà máysản xuất đường ăn ở khu vực tỉnh Bình Dương như: Công Ty Cổ Phần Đường Bình

Việc ổn định nguyên liệu là điều kiện thuận lợi cho nhà máy đi vào hoạt động

và nâng cao năng suất, chất lượng tốt.

1.3 Khả năng hợp tác hóa

Nhà máy được đặt tại khu công nghiệp VISIP nên việc hợp tác giữa nhà máy

và các nhà máy khác rất thuận lợi Nhà máy hợp tác mọi mặt với các nhà máy khác

về phương diện kinh tế, kỹ thuật

Việc hợp tác hóa giữa nhà máy với các nhà máy khác về mặt kinh tế kỹ thuật

và việc liên hợp hóa sẽ làm giảm thời gian xây dựng, giảm vốn đầu tư và hạ giá

thành sản phẩm Do nguồn nguyên liệu tinh bột sắn đều mua từ các nhà máy khác, ngoài ra còn hợp tác với các nhà máy khác về bao bì, hộp cactoong, các cơ sở sản xuất nguyên phụ liệu khác [Th.S Trần Thế Truyền (2006) _Cơ sở thiết kế hà máy_Khoa Hóa_Đại học Bách khoa Đà Nẵng (2006), Tr7].

1.4 Giao thông vận tải

Nhà máy thiết kế nằm trong khu công nghiệp VISIP, nằm gần đường bộ ( đến Thị trấn Lái Thiêu, Bình Dương 1km), gần đường sắt (cách ga Sài Gòn, Thành phố

Hồ Chí Minh 25 km), gần đường không (cách sân bay Tân Sơn Nhất 30 km), gần cảng (cách Tân cảng, Thành phố Hồ Chí Minh 22 km), thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên nhiên liệu vào nhà máy cũng như vận chuyển sản phẩm ra [http://viipip.com/ipvn/?ipcode=20&module=info] Vấn đề giao thông không chỉ nhằm mục đích xây dựng nhà máy nhanh chóng mà còn là sự tồn tại và phát triển nhà máy trong tương lai.

1.5 Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu

Việc sử dụng điện để chạy động cơ, thiết bị và chiếu sáng Điện thế sử dụngthường là 110 – 220V/360V Tại chân Khu công nghiệp có trạm biến áp 40 MVA,mạng 22 KV trong KCN Nhà máy sử dụng lưới điện của khu công nghiệp, ngoài ranhà máy còn có máy phát điện dự phòng để đảm bảo hoạt động liên tục

Nhà máy được đặt trong khu công nghiệp nên nên sẽ sử dụng nguồn điện, hơi,nhiên liệu có sẵn của khu công nghiệp

1.6 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước thải

Nước dùng trong nhà máy với mục đích chế biến, vệ sinh thiết bị và dùng chosinh hoạt Nguồn cung cấp lấy từ hệ thống cung cấp nước của khu công nghiệp

Trong khu công nghiệp có Nhà máy cấp nước công suất 12000 m3/ngày Hệ thốngthoát nước và xử lý nước thải hoàn chỉnh

1.7 Nguồn nhân công

Vì nhà máy đặt ở khu công nghiệp nên sẽ thu hút được nhiều cán bộ chuyênmôn Cán bộ quản lý và cán bộ kỹ thuật của nhà máy được đào tạo tại các trường đạihọc như Kinh tế, Bách khoa, Tổng hợp, học tại khu vực thành phố Hồ Chí Minh, ĐàNẵng, Do Bình Dương và các tỉnh lân cận là vùng đông dân cư nên việc tuyển chọn

công nhân tại địa phương nhà máy là dễ dàng (Dân số Bình Dương năm 2014 tổngcộng 1802500 người) Đây là việc tiện lợi cho nhà máy vì tiện lợi cho việc sinh hoạt

đi lại, giảm công trình nhà ở, giảm được chi phí ban đầu

1.8 Thị trường tiêu thụ sản phẩm

Nhà máy sản xuất acid glutamic với công nghệ hiện đại, chất lượng tốt có khảnăng tiêu thụ trong cả nước, đẩy lùi acid glutamic ngoại nhập và tương lai sẽ xuấtkhẩu sang nước ngoài

Tóm lại: Với các điều kiện đã nêu trên thì khả năng xây dựng một nhà máy sản xuất

acid glutamic ở khu công nghiệp VISIP, huyện Thuận An, tỉnh Bình Dương là hoàntoàn có thể

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu về acid glutamic

2.1.1 Khái niệm

Acid amin nói chung và acid glutamic (L - AG) nói riêng có ý nghĩa to lớn

L – AG là một acid công nghiệp quan trọng, nó không phải là acid amin không thay thế nhưng có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất ở người và động vật [Sách cô Hạnh].

Acid glutamic có công thức phân tử: C 5 H 9 O 4

Thuộc loại acid amin có chứa một nhóm amin và hai nhóm cacboxyl Điều chế bằng cách tổng hợp hoặc lên men glucid.

Công thức cấu tạo: HOOC – CH(NH 2 ) – CH 2 – CH 2 - COOH

Công thức hóa học: C 5 H 9 O 4

Công thức cấu tạo:

L – AG hòa tan trong H 2 O tạo dung dịch có tính acid, làm quỳ tím hóa đỏ Tham gia phản ứng cháy, tác dụng với acid, tác dụng với bazo, tác dụng với muối, tác dụng với rượu tạo hợp chất mang nhóm chức este.

2.1.4 Vai trò của acid glutamic [sách cô Hạnh].

Trong cơ thể người và động vật, acid glutamic tham gia vào việc tạo thànhprotein và tạo nên hàng loạt các acid amin khác như alanine, lơxin, propin, xystin,…

Acid glutamic còn tham gia vào quá trình chuyển hóa amin, có thể liên kết vớiNH3 nên có ý nghĩa to lớn trong việc giảm lượng NH3 giải độc cơ thể

Trong cơ thể người, nếu thức ăn thiếu một số acid amin như alanine, lơxin, acidaspactic, prolin, xerin,… thì acid glutamic thừa sẽ được cơ thể sử dụng để tổng hợpcác acid amin đó

Acid glutamic tham gia cấu tạo nên chất xám và chất trắng của não, tham giacác quá trình trao đổi protein và glucid, kích thích các phản ứng oxy hóa của não,đóng vai trò quan trọng trong các biến đổi của hệ thần kinh trung ương Acid glutamic

là một thành phần của myofibril nên có ý nghĩa lớn đối với hoạt động của hệ cơ Vìvậy trong y học, acid glutamic được coi như chất bổ não, chữa các bệnh thần kinhphân lập, bệnh chậm phát triển về trí não, về tim mạch, các bệnh về cơ bắp thịt,…

Acid glutamic còn dùng làm nguyên liệu khởi đầu cho việc tổng hợp một sốhóa chất quan trọng: N – acetyl glutamate là chất hoạt động bề mặt, vi sinh vật có thểphân giải được, ít ăn da, được dùng rộng rãi trong công nghiệp mỹ phẩm, xà phòng,dầu gội đầu Acid oxypyrolidicacboxylic, một dẫn xuất khác của acid glutamic đượcdùng làm chất giữ ẩm trong mỹ phẩm Acetylglutamat được dùng trong xử lý ô nhiễmnước biển do dầu hỏa và dầu thực vật gây ra

Acid glutamic trong tự nhiên được phân bổ dưới dạng hợp chất và dạng tự do,

có trong thành phần cấu tạo của protein động thực vật Trong mô, acid glutamic đượctạo thành từ NH3 và acid α–xetoglutaric Trong sinh vật, đặc biệt là vi sinh vật, acidglutamic được tổng hợp bằng con đường lên men từ nhiều nguồn cacbon

Tính an toàn khi sử dụng acid glutamic: Bột ngọt (MSG) hay là muối natri của acid glutamic được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm như là một chất tăng hương vị có vị unami, làm tăng thêm hương vị thức ăn có mùi vị thơm ngon, vì glutamate xảy ra tự nhiên trong thực phẩm như món hầm và súp thịt Một niềm tin phổ biến là bột ngọt có thể gây đau đầu và cảm giác khó chịu khác Nhưng

các xét nghiệm mù đôi không tìm thấy bằng chứng để hỗ trợ điều này MSG đã được

sử dụng trong hơn 100 năm cho thực phẩm, với một số nghiên cứu tiến hành về sự

an toàn của nó Tiêu thụ và sản xuất các loại thực phẩm có hàm lượng muối và glutamat cao, có chứa cả natri và glutamat, kéo dài lâu hơn, với bằng chứng sản xuất pho mát vào khoảng 5500 TCN Các cơ quan quốc tế và quốc gia quản lý các chất phụ gia thực phẩm hiện nay xem xét MSG an toàn cho người tiêu dùng như là một chất tăng cường hương vị Trong điều kiện bình thường, con người có thể chuyển hóa lượng glutamate tương đối lớn, được sản xuất tự nhiên trong ruột

[https://en.wikipedia.org/wiki/Monosodium_glutamate#Safety].

2.2 Phương pháp sản xuất acid glutamic

Có nhiều phương pháp để sản xuất acid glutamic từ các nguồn nguyên liệu khác nhau Hiện nay, trên thế giới có bốn phương pháp cơ bản.

2.2.1 Phương pháp tổng hợp hóa học

Phương pháp này ứng dụng các phản ứng tổng hợp hóa học để tổng hợp nên acid glutamic và các aminoacid khác từ khí thải của công nghiệp dầu hỏa hay các ngành khác.

Ưu điểm:

- Có thể sử dụng nguồn nguyên liệu không phải thực phẩm để sản xuất.

- Tận dụng được các phế liệu từ công nghiệp hóa dầu.

Nhược điểm:

- Chỉ thực hiện ở những nước có nền công nghiệp hóa dầu phát triển.

- Yêu cầu kĩ thuật cao.

Tạo ra hỗn hợp không qua cực D, L – acid glutamic, tăng chi phí cho việc tách L acid glutamic dẫn đến tăng giá thành sản phẩm.

-2.2.2 Phương pháp thủy phân

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 aminoacid trong đó có acid glutamic Sau đó tách acid glutamic ra khỏi hỗn hợp bằng phương pháp hóa lý.

Ưu điểm:

- Khống chế được quy trình và các điều kiện sản xuất.

- Có thể áp dụng vào các cơ sở thủ công, bán cơ giới.

- Ổn định được chất lượng sản phẩm của từng mẻ.

Nhược điểm:

- Cần sử dụng những nguyên liệu 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.

- Môi trường làm việc bị nhiễm độc bởi acid, ảnh hưởng sức khỏe.

2.2.3 Phương pháp sinh tổng hợp (phương pháp lên men)

Phương pháp được sử dụng rộng rãi để sản xuất acid glutamic bằng cách dùng các chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp ra acid glutamic để sản xuất.

Ưu điểm:

- Không cần sử dụng nguyên liệu giàu protein.

- Không phải sử dụng nhiều hóa chất và thiết bị chống ăn mòn.

- Hiệu suất cao, giá thành hạ.

- Có thể sử dụng các loại nguyên liệu khác nhau.

- Tạo ra acid glutamic dạng L, có hoạt tính sinh học cao.

Nhược điểm:

- Quá trình đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật cao và nghiệm ngặt.

- Điều kiện khử trùng phải tốt, nếu không sẽ giảm hiệu suất thu hồi.

2.2.3.1 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 hóa α - Ketoglutaric thành acid glutamic nhờ emzyme aminotransferanse và glutamatdehydrogenase.

Nhược điểm của phương pháp này là dùng quá nhiều enzyme và acid amin làm nguồn amin cho phản ứng dây chuyền nên ít được dùng trong công nghiệp.

2.2.3.2 Phương pháp lên men trực tiếp

Nguyên tắc của phương pháp này là sản xuất acid 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 acid glutamic trong 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 các thành phần dinh dưỡng cho quá trình lên men.

Từ những năm 50 của thế kỉ XIX, ở Nhật Bản đã chú ý đến phương pháp lên men trực tiếp acid glutamic và từ đó đến nay sản phẩm này hàng năm vẫn đứng đầu trong công nghiệp acid amin Acid amin sản xuất chủ yếu ở Nhật Bản, chiếm 50% sản lượng thế giới, chủ yếu bằng phương pháp lên men trực tiếp.

2.2.4 Phương pháp kết hợp

Là phương pháp kết hợp giữa tổng hợp hóa học và vi sinh vật Phương pháp

vi sinh vật tổng hợp nên acid amin từ các nguồn đạm vô cơ và glucid mất nhiều thời gian Do đó người ta sử dụng những phản ứng tổng hợp tạo ra những chất có cấu tạo giống acid amin, sau đó sử dụng phương pháp vi sinh vật tiếp tục tạo ra acid amin.

Phương pháp này tuy nhanh nhưng những yêu cầu kỹ thuật cao, chỉ áp dụng vào nghiên cứu không áp dụng vào công nghiệp.

2.3 Nguyên liệu sản xuất acid glutamic

2.3.1 Thành phần và cấu tạo của tinh bột sắn

Tinh bột sắn được sản xuất trong quá trình chế biến củ sắn Có hai loại sắn đắng và sắn ngọt khác nhau về hàm lượng tinh bột và xyanua Sắn đắng có nhiều tinh bột hơn nhưng đồng thời có nhiều xyanhydric, khoảng 200 – 300 mg/kg Sắn ngọt có ít xyanhydric (HCN) và được dùng làm lương thực, thực phẩm Sắn trồng ở các tỉnh phía Bắc chủ yếu là sắn ngọt và tinh bột thu được không có HCN.

Thành phần hóa học của tinh bột sắn phụ thuộc chủ yếu vào trình độ kỹ thuật chế biến sắn Tinh bột sắn thường có các thành phần sau:

Tinh bột sắn có kích thước xê dịch trong khoảng khá rộng 5 – 40um Dưới kính hiển vi ta thấy tinh bột sắn có có nhiều hình dạng khác nhau từ hình nón đến hình bầu dục tương tự tinh bột khoai tây nhưng khác tinh bột ngô và tinh bột gạo ở những chổ không có hình đa giác.

Cũng như các loại tinh bột khác tinh bột sắn gồm các mạch amilopectin và amiloza, tỉ lệ amilopectin và amiloza là 4:1 Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột sắn nằm trong khoảng 60 – 80 o [Sách Nguyễn Thị Hiền ,Tr16].

2.3.2 Thu nhận glucoza từ tinh bột sắn

Phương pháp thủy phân bằn acid: Trong sản xuất công nghiệp người ta thường sử dụng dung dịch đường glucoza thủy phân từ tinh bột bằng aicd hoặc enzyme Có hai loại acid: HCl và H 2 SO 4 Dùng HCl thời gian thủy phân ngắn nhưng không tách được gốc acid ra khỏi dung dịch Dùng acid H 2 SO 4 thời gian thủy phân dài, nhưng có thể tách gốc SO 4 2- ra khỏi dung dịch đường bằng cách dùng CaCO 3

trung hòa dịch thủy phân [Sách Nguyễn Thị Hiền,Tr16].

Phương pháp thủy phân bằng enzyme: Hai loại enzyme được dùng nhiều cho quá trình này là α – amylaza và γ- amylaza có nhiệm vụ phá hủy các mối liên kết α – 1,4 – glucozit của tinh bột tạo ra các sản phẩm có phân tử lượng lớn như dextrin bậc cao, dextrin bậc thấp, mantotrioza và cuối cùng là maltoza γ – amylaza có tác dụng thủy phân mối liên kết α – 1,4 và α – 1,6 – glucozit bắt đầu từ đâuù không khử trên mạch amyloza và amylopectin và sản phẩm cuối cùng là glucoza Mỗi enzyme

có pH và nhiệt độ thích hợp, pH và nhiệt độ tối ưu của mỗi loại enzyme phụ thuộc vào nguồn gốc của nó Trong công nghiệp người ta thường kết hợp α - amylaza bền nhiệt với γ – amylaza của nấm mốc để phân tinh bột thành đường glucoza [Sách Nguyễn Thị Hiền,Tr16].

Dịch đường sản xuất theo phương pháp enzyme có hiệu suất chuyển hóa cao hơn phương pháp acid, không chứa gốc acid và tạp chất có hại, rất thích hợp cho việc sản xuất glucoza tinh thể và cho lên men nhờ vi sinh vật.

Từ các tính chất ưu và nhược điểm nêu trên, nên tôi chọn nguyên liệu sản xuất acid glutamic từ tinh bột sắn nhờ kết hợp α – amylaza bền nhiệt với γ – amylaza của nấm mốc để thủy phân tinh bột thành đường glucoza.

2.3.3 Thành phần của rỉ đường mía

Thành phần chính của rỉ đường là: Đường 62%; Các chất phi đường 10%;Nước 20%

+ Nước trong rỉ đường gồm phần lớn ở trạng thái tự do và một số ít ở trạng tháiliên kết dưới dạng hydrat

+ Đường trong rỉ đường bao gồm: 25 ÷ 40% sacaroza; 15 ÷ 25% đường khử(glucoza và fructoza); 3 ÷ 5% đường không lên men được

Các chất phi đường gồm có các chất hữu cơ và vô cơ Các chất hữu cơ chứanitơ của rỉ đường mía chủ yếu là các axit amin cùng với một lượng rất nhỏ protein vàsản phẩm phân giải của nó Các acid amin từ nước mía dễ dàng đi vào rỉ đường vìphần lớn chúng rất dễ hoà tan trong nước trừ tiroxin và xistin

Các chất màu của rỉ đường bao gồm các chất caramen, melanoit, melanin vàphức phenol Fe+2 Cường độ màu tăng 3 lần khi nhiệt độ tăng thêm 10oC Độ màu tăng

có nguồn gốc sâu xa từ sự biến đổi của sacaroza

2.4 Chủng vi sinh vật

Tham gia vào quá trình lên men sản xuất acid glutamic, chủng vi sinh thường dùng: Corynebacterium Glutanicum, Brevibacterium Lactofermentus, Micrococus Glutamicus, nhưng chủ yếu nhất vẫn là chủng Corynebacterium Glutamicum (loại vi khuẩn này đã được nhà vi sinh vật Nhật Bản Kinosita phát hiện

từ 1956, có khả năng lên men từ tinh bột, ngô, khoai, khoai mì để tạo ra acid glutamic) Ở đây, tôi chọn chủng đột biến Corynebacterium Glutamicum không bị

giới hạn 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

Giống vi khuẩn thuần khiết này được lấy từ ống thạch nghiêng tại các cơ sở giữ giống, sau đó được cấy truyền, nhân sinh khối trong môi trường Khối lượng sinh khối đuợc nhân lên đến yêu cầu phù hợp cho quy trình sản xuất đại trà Trước

khi nhân, cấy, môi trường lỏng phải được thanh trùng bằng phương pháp Pasteur.

Hình 2.2 Corynebacterium Glutanicum.

Chủng vi khuẩn giống phải có khả năng tạo ra nhiều acid glutamic, tốc độ sinh trưởng phát triển nhanh, có tính ổn định cao trong thời gian dài, chịu được nồng độ acid cao, môi trường nuôi cấy đơn giản, dễ áp dụng trong thực tế sản xuất.

*Cơ chế tổng hợp thừa acid glutamic:

Tính thấm của màng tế bào bị thay đổi vì thiếu biotin, do tác dụng của penicillin hay dẫn xuất của chất béo Nếu tính thấm không bị thay đổi thì chỉ diễn ra

sự tổng hợp acid gutamic trong tế bào và không có sự tiết acid này ra môi trường Như vậy, acid glutamic nồng độ cao sẽ ức chế phản ứng của glutamate - dehydrogenaza tạo thành acid glutamic Do biến đổi về tính thẩm thấu, tế bào chỉ cho acid glutamic ra ngoài và trong nội bào Nồng độ acid 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 µg/l Còn nồng độ biotin tối thích cho sự sinh trưởng của chủng ở khoảng 14 µg/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 40–poyoxyetylen-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.

2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành acid glutamic

2.5.1 Nguồn Cacbon

Nguồn cacbon cung cấp các đơn vị bộ khung cacbon của acid glutamic, cung cấp năng lượng cần thiết cho quá trình sinh tổng hợp của chúng [Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr66].

Nồng độ cơ chất ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất sinh tổng hợp acid glutamic Nồng độ glucoza càng cao, hiệu suất lên men acid glutamic càng thấp, hàm lượng acid glutamic nội bào càng cao, hoạt lực các enzyme cần cho oxy hóa glucoza và α- xetoglutaric decacboxylaza càng cao.

2.5.2 Nguồn Nitơ

Cung cấp nitơ cho quá trình lên men acid glutamic là rất quan trọng bởi vì nitơ cần cho việc tổng hợp protein tế bào và chiếm tới 9,5% trọng lượng phân tử acid glutamic Người ta thường dùng các loại muối chứa NH 4 + như NH 4 Cl (NH 4 ) 2 SO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , NH 4 H 2 PO 4 hay NH 3 hoặc urê làm nguồn cung cấp cacbon [Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr67].

2.5.3 Nguồn muối vô cơ khác

Các ion vô cơ cần cho sinh trưởng và tích lũy acid glutamic Sự có mặt của các ion sau đây là cần thiết: K + , Mg +2 , Fe +2 , Mn +2 , SO 4 +2 , PO 4 +3 Trong đó K + , Fe +2 và đặc

biệt là Mn +2 là quan trọng để thu lượng lớn acid glutamic, K + cần cho tích lũy acid glutamic nhiều hơn là cho sinh trưởng [ Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr67].

2.5.4 Chất điều hòa sinh trưởng

Chất điều hòa sinh trưởng quan trọng bậc nhất trong môi trường lên men acid glutamic nhờ các giống thiên nhiên là biotin Để có hiệu suất lên men cao nồng

độ biotin phải nhỏ hơn nồng độ tối ưu cần thiết cho sinh trưởng, thích hợp nhất là

từ 2 – 5 µg/l môi trường [Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr67,68] Biotin quyết định sự tăng trưởng tế bào, quyết định cấu trúc màng tế bào, cho phép acid glutamic thấm

ra ngoài môi trường hay không và có vai trò quan trọng trong cơ chế oxy hóa cơ chất tạo nên acid glutamic.

2.5.5 Ảnh hưởng của pH

pH tối ưu cho sinh trưởng và tạo L - AG của các vi khuẩn sinh L - AG là trung tính hoặc hơi kiềm Khi dùng môi trường sacarit người ta phải điều chỉnh pH suốt quá trình lên men vì môi trường luôn có xu hướng trở nên acid do sự hình thành L -

AG và các acid hữu cơ khác gây nên Liên tục bổ sung NH 4+ để thực hiện hai chức năng cơ bản là điều chỉnh pH và cung cấp NH 3 cho việc tổng hợp phân tử L - AG Có thể thay nhóm amôn bằng urê vì phần lớn ta có thể đưa NH 3 dưới dạng khí hoặc nước vào lên men để điều chỉnh pH trong khoảng 7 - 8 giờ, tối ưu cho sinh trưởng

và tạo L – AG [Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr68].

2.5.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ

Đa số vi khuẩn sinh L - AG sinh trưởng và tạo L - AG tốt ở 30 – 35 o C , số ít ở

35 - 37ºC, cá biệt ở 41 - 43ºC Khi tiến hành quá trình nuôi dưỡng chính ở 37ºC và nuôi dưỡng phụ ở 30ºC thì hiệu suất chuyển hoá là 15% và kéo theo sự chuyển hoá của acid lactic Người ta biết có thể thay đổi nhiệt độ nuôi dưỡng khi thay đổi môi trường dinh dưỡng [Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr68].

2.5.7 Ảnh hưởng của sự cung cấp oxy và khuấy trộn

Sự cung cấp oxy và khuấy trộn trong khi lên men có ý nghĩa vô cùng quan trọng Do vi khuẩn lên men thuộc loại hiếu khí nên nếu không cung cấp đủ oxy cho chúng, đồng thời CO 2 sinh ra trong quá trình biến dưỡng quá nhiều thì tế bào vi khuẩn có khả năng chết, làm cho sinh khối giảm kéo theo sự suy giảm cả về lượng acid glutamic sản xuất Việc này nhằm hai mục đích:

Duy trì nồng độ oxy hòa tan ở mức trên giá trị tới hạn.

Khống chế nồng độ CO 2 ảnh hưởng rất lớn tới sinh trưởng và tích lũy acid glutamic của vi khuẩn [Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr69].

CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Chọn phương pháp sản xuất

Có nhiều phương pháp để sản xuất acid glutamic bao gồm: phương pháp hóahọc, phương pháp thủy phân, phương pháp lên men, phương pháp kết hợp Trong đó,phương pháp lên men trực tiếp có nhiều ưu điểm nhất Ưu việt của phương pháp này

là sử dụng nguyên liệu glucid, hiệu suất cao giá thành hạ,…(như đã trình bày ở mục2.2.3) Vì vậy tôi chọn phương pháp lên men trực tiếp để sản xuất acid glutamic

Dịch hóa ( pH 5,5-7 90-110oC, 40 phút)

Hòa tan

Bx = 33-44%

Lọc cặn bã

Làm nguội ( 60-620C)

Đường hóa ( pH 4,2-4,5 60-62oC, 70h)

Pha chế dịch ( pH 6,7-6,9)

Tiệt trùng, làm nguội ( T1 = 120oC, 15 phút T2 = 28-30oC)

Lên men ( Urê 1,8%, dầu lạc 0,1%

Bx= 10%, pH= 6,7-8 T= 32oC, 40 giờ O2= 40-90 mg/lit.phút)

Thanh trùng, làm nguội (125oC, 15phút)

Pha loãng dịch đường

Ly tâm

Bã

3.1 Quy trình sản xuất acid glutamic từ tinh bột sắn

Qua tham khảo quy trình sản xuất bột ngọt của công ty Ajinomoto, sách công nghệ sản xuất mì chính của GS.TS Nguyễn Thị Hiền, PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh, cùng một số tài liệu liên quan, tôi xin đưa ra quy trình sản xuất acid glutamic:

Kết tinh ( pH= 3,22; 50 giờ)

Cô đặc chân không ( T= 70oC, Pck= 600mmHg Phơi ≤ 1kg/cm2, Bx=30%)

Tẩy màu Lọc trong

Ly tâm

Than hoạt tính HCl

Sản phẩm

Hình 3 1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất acid glutamic

Mầm tinh thể

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.1 Xử lý rỉ đường

Mục đích: Trong rỉ đường chứa lượng các tạp chất, nhất là canxi, các vi sinh vật

tạp nhiễm Do đó cần phải thải loại chúng trước khi đưa vào sản xuất Ngày nay, người ta thường dùng acid H 2 SO4 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 22 O 11 + H 2 O 2C 6 H 12 O 6

Với pH 2,2 – 3,5, t o = 50 – 60 o C, trong khoảng thời gian 40 – 60h.

Thiết bị: Sử dụng thiết bị thủy phân hình trụ, làm bằng thép không gỉ.

3.2.2 Ly tâm dịch đường từ rỉ đường

Mục đích: Tách dung dịch sau khi thủy phân ra làm hai phần: Phần lỏng và phần

rắn Phần lỏng gồm glucoza, fructoza được đưa đi pha loãng, thanh trùng để chuyển vào quá trình lên men Phần rắn gồm CaSO 4 , K 2 SO 4 , CaK 2 (SO 4 ) được chuyển

đi ly tâm lần 2 Sau ly tâm lần 2, pha lỏng chuyển vào thùng đựng dịch lên men Phần rắn được loại bỏ

Thiết bị: Sử dụng máy ly tâm nằm ngang.

3.2.3 Pha loãng dịch đường sau ly tâm

Mục đích: Dịch đường sau ly tâm rỉ đường được dùng để bổ 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.

Thiết bị: Sử dụng thiết bị bằng thép, bên trong có cánh khuấy.

3.2.4 Hòa tan tinh bột sắn

Mục đích: Nhằm làm trương nở các hạt tinh bột, tạo điều kiện thuận lợi dễ dàng

cho quá trình thủy phân.

3.2.5 Lọc cặn bã

Mục đích: Nhằm làm sạch tinh bột trước khi đưa vào thủy phân.

Thiết bị: Sử dụng thùng lọc hình trụ, thép không gỉ, phía trên có màng lọc thép.

Dung dịch tinh bột được chảy qua màng lọc bằng kim loại đặt trong thùng lọc.

3.2.6 Dịch hóa tinh bột

Mục đích: Chuyển hệ huyền phù các hạt tinh bột thành dạng dung dịch hòa tan

chưa các dextrin có chiều dài mạch ngắn hơn.

Thiết bị: Tiến hành dịch hóa trong các nồi phản ứng 2 vỏ, làm bằng thép không gỉ, thân hình trụ

Thông số kỹ thuật: Nhiệt độ làm nguội là 60 – 62 0 C Sử dụng nước làm lạnh để trao đổi nhiệt.

Thiết bị: Để làm nguội, ta sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt (BR0.23) Tên thiết bị: Plate

type hear exchanger (BR0.23)

3.2.8 Đường hóa tinh bột

Mục đích: Nhằm chuyển dịch dextrose thành đường glucose – nguồn dinh dưỡng

mà vi sinh vật lên men có thể sử dụng được.

Trong giai đonạ đường hóa, dịch thu được sau quá trình dịch được tiếp tục thủy phân tới glucoza.

Thông số kỹ thuật:

Để quá trình đường hóa xảy ra hoàn toàn Người ta sử dụng enzyme γ amylase Để bổ sung enzyme y-amylase người ta sử dụng chế phẩm enzyme Dextrozazyme GA.

-Qúa trình tiến hành ở điều kiện: pH 4,2 – 4,5, nhiệt độ 60 – 62 0 C, thời gian 70h [Tài liệu công ty Ajinomoto].

Thiết bị: Sử dụng thiết bị như thiết bị dịch hóa.

3.2.9 Pha chế dịch lên men

Mục đích: Phối trộn giữa dịch tinh bột đã đường hóa và các chất khoáng vào tạo

ra môi trường thích hợp thuận lợi cho vi sinh vật Corynebacterium Glutamicum lên men tạo sinh khối sau này.

Thiết bị: Sử dụng thiết bị pha chế thân hình trụ, đáy và nắp hình cầu làm bằng

thép không gỉ, giống thiết bị hòa tan tinh bột nhưng khác về kích thước.

Thiết bị: Sử dụng thiết bị thanh trùng bản mỏng Thiết bị gồm những bản mỏng

ghép lại với nhau, trên tấm bản có rãnh để dịch trao đổi nhiệt với tác nhân truyền nhiệt Qúa trình thanh trùng và làm nguội được thực hiện trong cùng 1 thiết bị

3.2.11 Nhân giống

Mục đích: Tạo ra đủ số lượng giống cần thiết cho quá trình lên men.

Giống sử dụng là Corynebacterium Glutamicum VN 3969 của Trung Quốc Lượng sử dụng là 105 – 110g/l, không bị giới hạn bởi nồng độ biotin vì giống này có khả năng sinh tổng hợp acid glutamic cao và không bị khống chế bởi nồng độ biotin Qúa trình nhân giống được thực hiện qua các bước:

Giống gốc Corynebacterium Glutamicum tiến hành nhân giống trong phòng thí nghiệm của nhà máy, đem thử nghiệm đạt yêu cầu thì tiến hành nhân giống cấp

I, cấp II Kiểm tra kỹ trước khi đem nhân giống sản xuất.

Tại phòng thí nghiêm, 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.

Thông số kỹ thuật: Qua tài liệu tham khảo [8], môi trường nhân giống thích hợp:

Môi trường thạch nghiêng: Pepton 1%, cao thịt bò 1%, NaCl tinh chế 0,5%, thạch 2%.

Môi trường nhân giống cấp I: Đường glucoza tinh khiết 2,5%, rỉ đường 0,25%, nước chấm 0,32%, MgSO 4 7H 2 O 0,004%, Fe, Mn ( đã pha 2000g/l) 0,002%, Ure 0,5%, B1 ( đã pha 150g/l) 0,00015%.

Môi trường nhân giống cấp II: Ví dụ ứng với thể tích thiết bị lên men 60l: Đường glucoza 2000g, MgSO 4 24g, H 3 PO 4 60g, KOH, pH = 9, nước chấm 300ml, rỉ đường 600g, Ure 480g, dầu lạc 60ml, B1 20mg.

Chuẩn bị môi trường: Các chất được hòa trộn cùng với nước đạt nồng độ dịch

đường là 10%, sau đó thanh trùng ở 120 o C trong thời gian 30 phút Sau đó làm nguội xuống còn 32 o C và tiến hành lên men.

Tiến hành:

Qúa trình nuôi giống khống chế ở nhiệt độ 32 o C, áp suất 1kg/cm 3 , cho tiếp ure và dầu lạc như quá trình lên men chính, lượng không khí cho vào khoảng: 850 – 1100//h, kiểm tra pH 1 giờ 1 lần hoặc lượng không khí tăng dần tính từ giống nhỉ sang lên men chính theo tỷ lệ 1,0 – 0,25 – 0,5l/l.ph ( lít không khí/lít môi trường/1 phút) Đến giờ thứ 8 hoặc 9 là dùng được Nồng độ là 10g/lít.

Thiết bị: Bồn nhân giống làm bằng thép không gỉ thân hình trụ có đáy và nắp hình

chỏm cầu giống thiết bị hòa tan tinh bột nhưng khác về kích thước.

Nhiệt độ luôn giữ ở 32 0 C Giai đoạn đầu nhiệt độ khoảng 30 – 32 0 C, giai đoạn sau tăng lên 36 – 37 0 C.

Lượng oxy cung cấp: 40 – 90 mg/lít.phút Nếu thừa oxy thì sản phẩm chủ yếu

là α - xetoglutarat, còn nếu thiếu oxy thì sản phẩm chủ yếu là acid lactic.

Thời gian lên men là 38 – 40h, chọn 40h [11].

Trong quá trình lên men, đường được bổ sung liên tục tới cuối giai đoạn giữa Khi bọt nhiều phải tiếp giống để phá bọt tạo điều kiện để CO 2 thoát ra.

Xử lý bọt: Trong quá trình lên men, do hoạt động các chất lên men vi khuẩn thải ra

nhiều CO 2 tạo ra nhiều bọt, vì vậy cần phải dùng một lượng dầu thích hợp để phá bọt Ta dùng dầu lạc thô để phá bọt [6, Tr10].

Thiết bị: Quá trình lên men được thực hiện trong thiết bị lên men JRFG.

3.2.13 Lọc dịch sau lên men

Mục đích: Tách bã và xác men ra khỏi dịch có chứa acid glutamic.

Thiết bị: Sử dụng thiết bị lọc khung bản.

Đặc điểm:

Thiết bị làm bằng chất chống ăn mòn thép không gỉ, để lọc dịch có các giá trị

pH khác nhau, ứng dụng của thiết bị lọc áp lực hạn chế, ít hao mòn, chất lượng tốt, lọc hiệu quả Bao gồm các tấm bộ lọc, bộ lọc khu vực, một lưu thông lớn, và có thể được lọc theo giải pháp của quá trình sản xuất khác nhau theo yêu cầu và lưu lượng sản xuất dựa trên nguời dùng Số lượng tấm có thể thay đổi được sao cho phù hợp với yêu cầu sản xuất, vì vậy thiết bị này rất linh hoạt trong sản xuất Thiết

bị có các tấm lọc hình phẳng, kết cấu tiên tiến, biến dạng, dễ dàng làm sạch hiệu quả có thể tăng tuổi thọ của màng tế bào, làm giảm chi phí sản xuất.

3.2.14 Cô đặc

Mục đích: Nhằm làm tăng nồng độ của dịch acid glutamic trước khi kết tinh.

Thông số kỹ thuật:

Vì dịch sau lên men có nồng độ acid glutamic khoảng 17%, ta đưa vào hệ thống cô đặc chân không để tạo dung dịch acid glutamic có nồng độ khoảng 30% Nhiệt độ cô đặc chân không là 70 o C [6, Tr12].

Thiết bị: Sử dụng thiết bị cô đặc chân không Thông số kỹ thuật của thiết bị có thể

thay đổi được theo yêu cầu.

Đặc điểm: Thiết bị bao gồm có 2 phần chính là buồng bốc hơi và buồng đốt liên hệ

với nhau bởi ống nối Dịch đi vào buồng đốt được đun sôi tạo thành hỗn hợp hơi – lỏng đi vào phòng bốc Dung dịch đỉa ở phần dưới của phòng bốc Thiết bị này đễ dàng vận hành, dễ vệ sinh, hình đẹp, gương, đánh bóng nội bộ, màu sắc mờ bề mặt bên ngoài của cán nguôi, phù hợp với yêu cầu vệ sinh thực phẩm của y học, các tiêu chuẩn GMP.

3.2.15 Tẩy màu

Mục đích: Dùng than hoạt tính để hấp thụ những chất màu, tạp chất được sinh ra

trong quá trình lên men.

Thiết bị: Sử dụng thiết bị tẩy màu có cột than hoạt tính cố định và cho dung dịch

cần tẩy đi qua cột.

3.2.16 Kết tinh

Mục đích:

Tách lấy acid glutamic ra khỏi dịch lên men.

Có rất nhiều phương pháp kết tình acid glutamic: Phương pháp điểm đẳng điện, phương pháp dùng dung môi hữu cơ, phương pháp hydroclorit của acid glutamic, phương pháp trao đổi ion, phương pháp điểm đẳng điện.

Chọn phương pháp kết tinh bằng điểm đẳng điện vì phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện, đang được áp dụng nhiều Bằng cách đưa pH dung dịch về điểm đẳng điện của acid glutamic tạo điều kiện cho quá trình làm lạnh và kết tinh.

Tiến hành: Toàn bộ dung dịch acid glutamic thu được trên được đưa về thùng kết

tinh Cho cánh khuấy hoạt động liên tục để ngăn ngừa acid glutamic kết tủa quá sớm, kết tinh nhỏ và hiệu quả thấp Cho HCl 37% vào để tạo điểm đẳng điện ở pH = 3,22 thì thôi và bắt làm lạnh.

Dịch acid glutamic sau khi đạt pH đẳng điện thì cho nước lạnh khoảng 5 o C vào vỏ thùng và làm lạnh Trong quá trình này, cánh khuấy hoạt động liên tục làm cho acid glutamic kết tinh xốp và tơi, sau ít nhất 48h thì quá trình kết tinh kết thúc Chọn thời gian kết tinh là 50h [8, Tr128].

Thiết bị: Sử dụng thiết bị kết tinh 2 vỏ.

3.2.17 Ly tâm

Mục đích: Tách pha rắn và pha lỏng sau khi kết tinh nhằm tạo điều kiện thuận lợi

cho quá trình sấy.

Pha rắn: gồm acid glutamic đã kết tinh và lắng xuống, thu được acid glutamic ẩm Pha lỏng: gồm nước và một ít acid glutamic không kết tinh hòa tan vào, ta gọi đó là nước cái Phần nước cái đưa đi kết tinh lại.

Thiết bị: Dùng máy ly tâm lọc SGZ1250 do Trung Quốc sản xuất

Độ ẩm acid glutamic sau khi sấy: 0,5 – 1% [6, Tr12].

Thời gian sấy mất khoảng 2h [8 Tr 131].

Thiết bị: Sử dụng máy sấy vi sóng diệt khuẩn dạng băng tải.

- Tốc độ gia nhiệt nhanh, đồng đều.

- Tiết kiệm năng lượng, hiệu quả cao.

- Dễ điều khiển, linh hoạt và thao tác thuận tiện.

- Không bay bụi Dễ vệ sinh.

- Nguyên liệu thu hồi cao.

3.2.20 Phân loại, đóng gói

Mục đích: Acid glutamic sau khi làm nguội được đưa vào thiết bị phân loại rồi vào

thiết bị đóng gói để phân riêng các hạt có kích thước giống nhau thuận lợi cho quá trình phân phối và bảo quản sản phẩm sau này.

Máy đóng gói trong các túi từ 50 – 1000g, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bảo quản vận chuyển và sử dụng.

Thiết bị:

Hình 3.6 Thiết bị phân loại []

Hình 3.7 Thiết bị đóng gói []

Đặc điểm thiết bị đóng gói:

- Dùng điều khiển biến tần PLC, OMRON Nhật Bản, màn hình hiển thị tiếng Anh, tự động hóa cao, thao tác dễ dàng.

- Hệ thống tạo túi có mắt thần định vị điểm màu, tạo túi chính các, tốc độ cao, vận hành ổn định, tiếng ồn thấp.

- Tự động hoàn thành quy trình Tạo túi – định lượng – đổ liệu – hàn – cắt – in date.

- Vỏ máy hoàn toàn chế tạo bằng inox, hình dáng đẹp.

- Định lượng cân điện tử chính xác , độ sai lệch 2% Đầu cân định lượng tháo ra vệ sinh dễ dàng.

- Sản phẩm đóng gói không bị vỡ, nát.

CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1 Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Nguyên liệu tinh bột sắn và rỉ đường được nhập liên tục từ các nơi khác về nhà máy, nhà máy sản xuất tất cả các tháng trong năm

Mỗi ngày nhà máy làm việc 3 ca, mỗi ca 8 giờ.

Các ngày nghỉ:

+ Nghỉ 5 ngày trong tháng 5 và 5 ngày trong tháng 11 để kiểm tra và bảo dưỡng thiết bị, máy móc theo định kì.

+ Các ngày nghỉ lễ trong năm: Tết Âm lịch (7 ngày).

+ Ngày nghỉ lễ theo quy định của nhà nước có công nhân trực ca nên dây chuyền hoạt động liên tục.

Bảng 4.1 Biểu đồ sản xuất của nhà máy năm 2017

Năng suất của nhà máy: 250.000 tấn sản phẩm/năm

Thời gian sản xuất một mẻ là 5 ngày Năng suất theo mẻ: 718390,80 kg sản

phẩm/ngày Nnguyên liệu vào liên tục

Giả sử tổn hao của từng công đoạn sản xuất so với công đoạn trước như sau:

Bảng 4.2 Tổn hao qua các công đoạn sản xuất

STT Công đoạn Tổn hao (%)

Năng suất của nhà máy đạt 718390,80 kg/ngày.

Áp dụng các công thức sau để tính toán:

 Công thức tính khối lượng nguyên liệu tại mỗi công đoạn sản xuất:

Ký hiệu: G 1 là khối lượng nguyên liệu trước mỗi công đoạn.

G 2 là khối lượng nguyên liệu sau mỗi công đoạn.

α là tỷ lệ hao hụt khối lượng tại mỗi công đoạn.

Khi đó, khối lượng nguyên liệu trước mỗi công đoạn:

 Công thức tính khối lượng nguyên liệu tại mỗi công đoạn sản xuất có hao hụt ẩm:

Ký hiệu: G 1 là khối lượng nguyên liệu trước mỗi công đoạn, có độ ẩm v 1

G 2 là khối lượng nguyên liệu sau mỗi công đoạn, có độ ẩm là v 2

α là tỷ lệ khối lượng hao hụt tại mỗi công đoạn.

(Công thức 4.3.1)

G hơi Sấy

G2 G3

G 2 = G 1 x

 Công thức tính cho giai đoạn cô đặc:

Ký hiệu: C 1 , C 2 là nồng độ trước và sau khi cô đặc (g/l).

V 1 , V 2 là thể tích dung dịch chứa chất khô trước và sau cô đặc (l).

Độ ẩm thành phẩm là 0,5% [Sách Nguyễn Văn May, Tr11]

Giả sử độ ẩm của acid glutamic trước khi sấy là 4%.

Vì khối lượng chất khô trong quá trình sấy không đổi

G 3 = 725628,94 x = 755863,48 (kg/ngày)

(Công thức 4.3.2)

G ẩm Lọc rửa

G3 G4

G nước

Ly tâm G4 G5 (dung dịch)

4.3.4 Rửa, ép lọc

Tỷ lệ hao hụt: 1%

Độ ẩm trước khi sấy là 4%, tức độ ẩm sau ép lọc là 4%.

Giả sử trước khi ép lọc độ ẩm nguyên liệu là 8%.

Lượng acid glutamic trước khi ép loc (đã tính tổn thất):

Độ ẩm của acid glutamic sau ly tâm là 8%

Lượng dung dịch acid glutamic trước khi vào máy ly tâm là:

G 5 = 796694,05 x x = 4627263,42 (kg/ngày)

Acid hóa và kết tinh

G5 (chứa tinh thể và dung dịch)

G6 (dung dịch) HCl 37%

4.3.6 Kết tinh

Tỷ lệ hao hụt: 1%.

Giả sử hiệu suất kết tinh là 80%.

Tổng lượng dung dịch acid glutamic trước quá trình acid hóa và kết tinh là Gac

Gac = G6 + GHClTổng lượng dung dịch acid glutamic trước khi kết tinh:

Gac = G5 × × = 4627263,42 × × = 5842504,31 (kg/ngày)

Độ tan của acid glutamic ở 12°C là 325 g/l = 325 kg/m 3

Khi đó, thể tích dung dịch đi vào công đoạn kết tinh sẽ là:

5842504,31 × = 17976,94 (m3/ngày)

Dung dịch acid glutamic lúc này có pH = 5,5 ÷ 6, chọn pH = 6.

Nồng độ acid HCl 37% đưa vào để acid hóa và kết tinh để đạt pH = 3,2:

nHCl = = 11,32 (kmol/ngày)

Ta có: C% = × 100

Khi đó, khối lượng acid HCl 37% cần dùng:

= 1117166,88 (kg/ngày)Vậy lượng acid HCl 37% cần dùng để acid hóa 17976,94 m3 dịch trong 1 ngày

M hơi

Cô đặc chân không

G7 G8 (dung dịch)

GSinh khối vi sinh vật Lọc

G9 (dung dịch) G8 (canh trường)