Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ tinh bột sắn với năng suất 250000 tấn sản phẩmnăm.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỞ ĐẦU Ngày phát triển ngành công nghiệp thực phẩm nói chung ngành công nghiệp lên men nói riêng đóng vai trò quan trọng kinh tế quốc dân, góp phàn làm đa dạng hóa nguồn thực phẩm cho xã hội sản xuất nguyên liệu cho số ngành công nghiệp khác Cùng với tiến khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp lên men ngày phát triển đạt nhiều thành tựu to lớn, không ngừng hoàn thiện số lượng chất lượng Acid glutamic cần thiết cho sống, loại aminoacid thay nhiều thí nghiệm lâm sàng cho thấy loại acid amin đóng vai trò quan trọng trình trao đổi chất người động vật, việc xây dựng cấu tử tế bào [GS.TS Nguyễn Thị Hiền, PGS.TS Nguyễn Đức Lượng, PGS.TS Giang Thế Bính (2006), Công nghệ sản xuất mì sản phẩm lên men cổ truyền, NXB Khoa Học Kỹ thuật Hà Nội, Tr5] Acid glutamic đảm bảo nhiệm vụ chức tổng hợp nên amino acid khác alanin, losin, cytesin, prolin, oxyprolin, … Nó tham gia vào phản ứng chuyển amin, giúp cho thể tiêu hóa nhóm amin tách NH hỏi thể Nó chiếm phần lớn thành phần protit phần xám não, đóng vai trò quan trọng biến đổi sinh hóa hệ thần kinh trung ương [[ GS.TS Nguyễn Thị Hiền, PGS.TS Nguyễn Đức Lượng, PGS.TS Giang Thế Bính (2006), Công nghệ sản xuất mì sản phẩm lên men cổ truyền, NXB Khoa Học Kỹ thuật Hà Nội, Tr5] Acid glutamic phân bố rộng rãi tự nhiên dạng hợp chất dạng tự do, có thành phần cấu tạo protein động thực vật Trong mô, acid glutamic tạo thành NH3 α – xetoglutaric Trong sinh vật dặc biệt vi sinh vật, acid glutamic tổng hợp theo đường lên men từ nhiều nguồn cacbon [ GS.TS Nguyễn Thị Hiền, PGS.TS Nguyễn Đức Lượng, PGS.TS Giang Thế Bính (2006), Công nghệ sản xuất mì sản phẩm lên men cổ truyền, NXB Khoa Học Kỹ thuật Hà Nội, Tr5] Chính vai trò quan trọng acid glutamic thực phẩm phi thực phẩm nên việc xây dựng thêm nhà máy sản xuất acid glutamic nhu cầu thiết thực góp phần vào kinh tế đất nước Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nước ta lại có nguồn sắn dồi dào, sắn 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 Tôi xin trình bày đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ tinh bột sắn với suất 250000 sản phẩm/năm Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Phát triển ngành công nghiệp chế biến thực phẩm yêu cầu cần thiết việc phát triển kinh tế nước nhà thời kì đổi Để ngày nâng cao mức sống nhân dân, đáp ứng cầu nước tăng cường mở rộng thị trường xuất khẩu, phát triển ngành thực phẩm đặc biệt ngành sản xuất bột góp phần đem lại lợi nhuận cao cho kinh tế quốc dân Trong đó, acid glutamic nguồn nguyên liệu để sản xuất bột nhu cầu sử dụng acid glutamic nguồn nguyên liệu để sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm, hóa chất, ngày tăng Việc thiết lập nhà máy sản xuất acid glutamic cần thiết có tính kinh tế, giải nhiều sản phẩm nông nghiệp thu hút lượng lớn lao động Thiết lập nhà máy cần quan tâm đến nhiều vấn đề sau: 1.1 Đặc điểm tự nhiên vị trí xây dựng Địa điểm xây dựng nhà máy phải phù hợp với quy hoạch đảm bảo phát triển chung kinh tế địa phương Tôi chọn xây dựng nhà máy tỉnh Bình Dương Bình Dương tỉnh thuộc vùng Đông Nam Bộ Việt Nam, nằm 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 Thành phố Hồ Chí Minh Địa hình tương đối phẳng, hệ thống sông ngòi tài nguyên thiên nhiên phong phú Khí hậu mang đặc điểm nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm với mùa rõ rệt: mùa mưa tháng đến 11, mùa khô tháng 12 đến tháng năm sau Lượng mưa trung bình năm 1800 mm đến 2000 mm Nhiệt độ trung bình năm 26,5 0C Bình Dương có cửa ngõ giao thương với Thành phố Hồ Chí Minh, trung tâm kinh tế - văn hóa nước, có trục giao thông huyết mạch quốc gia chạy qua quốc lộ 13, quốc lộ 14, đường Hồ Chí Minh, đường Xuyên Á, cách sân bay Tân Sơn Nhất cảng biển từ 10 – 15km thuận lợi cho phát triển kinh tế xã hội toàn diện Hiện nay, Bình Dương có 28 khu công nghiệp cụm công nghiệp tập trung có tổng diện tích 8700 với 1200 doanh nghiệp nước hoạt động có tổng vốn đăng ký 13 tỷ đôla Mỹ (https://vi.wikipedia.org/wiki/B%C3%ACnh_D%C6%B0%C6%A1ng) Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Từ thông số trên, xin chọn địa điểm đặt nhà máy khu công nghiệp VISIP huyện Thuận An tỉnh Bình Dương, với hướng gió chủ đạo hướng Đông Bắc Hình 1.1 Bản đồ hành tỉnh Bình Dương 1.2 Nguồn cung cấp nguyên liệu Nguồn nguyên liệu chủ yếu nhà máy tinh bột sắn, thị trường cung cấp nguyên liệu rộng lớn Có thể cung cấp từ nhà máy chế biến tinh bột sắn khu vực huyện Thuận An huyện Tân Uyên như: Công ty TNHH sản xuất hóa chất thương mại dịch vụ Gia Định; Công ty TNHH Tinh bột công nghiệp SUNCHUNG; Công ty TNHH Sản xuất – xuất lương thực Bình Dương, Nguồn nguyên liệu cung cấp từ nhà máy sản xuất tinh bột sắn tỉnh Tây Ninh, Gia Lai, Đắc Lắc, Bà Rịa Vũng Tàu, Việc ổn định nguyên liệu điều kiện thuận lợi cho nhà máy vào hoạt động nâng cao suất, chất lượng tốt 1.3 Khả hợp tác hóa Nhà máy đặt khu công nghiệp VISIP nên việc hợp tác nhà máy nhà máy khác thuận lợi Nhà máy hợp tác mặt với nhà máy khác phương diện kinh tế, kỹ thuật Việc hợp tác hóa nhà máy với nhà máy khác mặt kinh tế kỹ thuật việc liên hợp hóa làm giảm thời gian xây dựng, giảm vốn đầu tư hạ giá thành sản phẩm Do nguồn nguyên liệu tinh bột sắn mua từ nhà máy khác, hợp tác với nhà máy khác bao bì, hộp cactoong, sở sản Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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 khu công nghiệp VISIP, nằm gần đường ( đến Thị trấn Lái Thiêu, Bình Dương 1km), gần đường sắt (cách ga Sài Gòn, Tp Hồ Chí Minh 25km), gần đường không (cách sân bay Tân Sơn Nhất 30km), gần (cách Tân cảng, Tp Hồ Chí Minh 22km), thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên nhiên liệu vào nhà máy vận chuyển sản phẩm [http://viipip.com/ipvn/? ipcode=20&module=info] Vấn đề giao thông không nhằm mục đích xây dựng nhà máy nhanh chóng mà tồn phát triển nhà máy tương lai 1.5 Nguồn cung cấp điện, nhiên liệu Việc sử dụng điện để chạy động cơ, thiết bị chiếu sáng Điện sử dụng thường 110 – 220V/360V Tại chân KCN có trạm biến áp 40MVA, mạng 22KV KCN Nhà máy sử dụng lưới điện khu công nghiệp, nhà máy có máy phát điện dự phòng để đảm bảo hoạt động liên tục Nhiên liệu sử dụng nhà máy 1.6 Nguồn cung cấp nước vấn đề xử lý nước thải Nước dùng nhà máy với mục đích chế biến, vệ sinh thiết bị dùng cho sinh hoạt Nguồn cung cấp lấy từ hệ thống cung cấp nước khu công nghiệp Trong khu công nghiệp có Nhà máy cấp nước công suất 12000m 3/ngày Hệ thống thoát nước xử lý nước thải hoàn chỉnh 1.7 Nguồn nhân công Vì nhà máy đặt khu công nghiệp nên thu hút nhiều cán chuyên môn Cán quản lý cán kỹ thuật nhà máy đào tạo trường đại học Kinh tế, Bách khoa, Tổng hợp, học khu vực thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Do Bình Dương tỉnh lân cận vùng đông dân cư nên việc tuyển chọn công nhân địa phương nhà máy dễ dàng (Dân số Bình Dương năm 2014 tổng cộng 1802500 người) Đây việc tiện lợi cho nhà máy tiện lợi cho việc sinh hoạt lại, giảm công trình nhà ở, giảm chi phí ban đầu Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.8 Thị trường tiêu thụ sản phẩm Nhà máy sản xuất acid glutamic với công nghệ đại, chất lượng tốt có khả tiêu thụ nước, đẩy lùi acid glutamic ngoại nhập tương lai xuất sang nước Tóm lại: Với điều kiện nêu khả xây dựng nhà máy sản xuất acid glutamic khu công nghiệp VISIP, huyện Thuận An, tỉnh Bình Dương hoàn toàn Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu acid glutamic 2.1.1 Khái niệm Acid amin nói chung acid glutamic (L - AG) nói riêng có ý nghĩa to lớn L – AG acid công nghiệp quan trọng, acid amin không thay có vai trò quan trọng trình trao đổi chất người động vật [Sách cô Hạnh] Acid glutamic có công thức phân tử: C5H9O4 Thuộc loại acid amin có chứa nhóm amin hai nhóm cacboxyl Điều chế cách tổng hợp lên men glucid Công thức cấu tạo: HOOC – CH(NH2) – CH2 – CH2 - COOH 2.1.2 Tính chất vật lý Bột (còn gọi mì chính) muối mononatri acid glutamic hay natri glutamate, dễ tan nước, thường gọi mì (bột ngọt) dùng làm gia vị Acid L (+) – glutamic (thường gọi acid glutamic) tinh thể không màu, tonc = 247 - 2490C (phân hủy), thăng hoa 2000C, độ quay cực riêng với tia D 220C 310 Ít tan nước, etanol; không tan ete, axeton Đóng vai trò quan trọng việc trao đổi đạm Dùng y học, nghiên cứu sinh hóa, bổ sung vào phần thức ăn Acid L (+) – glutamic có vị thịt, acid D (-) – glutamic vị Hình 2.1 Cấu trúc phân tử acid glutamic Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.1.3 Tính chất hóa học Thuộc loại acid amin có chứa nhóm amin nhóm cacbonxylic: - Công thức hóa học: C5H9O4 - Công thức cấu tạo: L – AG hòa tan H2O tạo dung ịch 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 acid glutamic [sách cô Hạnh] Trong thể người động vật, acid glutamic tham gia vào việc tạo thành protein tạo nên hàng loạt acid amin khác alanine, lơxin, propin, xystin,… Acid glutamic tham gia vào trình chuyển hóa amin, liên kết với NH3 nên có ý nghĩa to lớn việc giảm lượng NH3 giải độc thể Trong thể người, thức ăn thiếu số acid amin alanine, lơxin, acid aspactic, prolin, xerin,… acid glutamic thừa thể sử dụng để tổng hợp acid amin Acid glutamic tham gia cấu tạo nên chất xám chất trắng não, tham gia trình trao đổi protein glucid, kích thích phản ứng oxy hóa não, đóng vai trò quan trọng biến đổi hệ thần kinh trung ương Acid glutamic thành phần myofibril nên có ý nghĩa lớn hoạt động hệ Vì y học, acid glutamic coi chất bổ não, chữa bệnh thần kinh phân lập, bệnh chậm phát triển trí não, tim mạch, bệnh bắp thịt,… Acid glutamic dùng làm nguyên liệu khởi đầu cho việc tổng hợp số hóa chất quan trọng: N – acetl glutamate chất hoạt động bề mặt, vi sinh vật phân giải được, ăn da, dùng rộng rãi công nghiệp mỹ phẩm, xà phòng, dầu gội đầu Acid oxypyrolidicacboxylic, dẫn xuất khác acid glutamic dùng làm chất giữ ẩm mỹ phẩm Acetylglutamat dùng xử lý ô nhiễm nước biển dầu hỏa dầu thực vật gây Acid glutamic tự nhiên phân bổ dạng hợp chất dạng tự do, có thành phần cấu tạo protein động thực vật Trong mô, acid glutamic tạo thành từ NH3 acid α–xetoglutaric.Trong sinh vật, đặc biệt vi sinh vật, acid glutamic tổng hợp đường lên men từ nhiều nguồn cacbon Tính an toàn sử dụng acid glutamic: Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.2 Phương pháp sản xuất acid glutamic Có nhiều phương pháp để sản xuất acid glutamic từ nguồn nguyên liệu khác Hiện nay, giới có bốn phương pháp 2.2.1 Phương pháp tổng hợp hóa học Phương pháp ứng dụng phản ứng tổng hợp hóa học để tổng hợp nên acid glutamic aminoacid khác từ khí thải công nghiệp dầu hỏa hay ngành khác Ưu điểm: - Có thể sử dụng nguồn nguyên liệu thực phẩm để sản xuất - Tận dụng phế liệu từ công nghiệp hóa dầu Nhược điểm: - Chỉ thực nước có công nghiệp hóa dầu phát triển - Yêu cầu kĩ thuật cao - Tạo 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 sử dụng tác nhân hóa chất enzyme để thủy phân nguyên liệu có hàm lượng protein cao, tạo hỗn hợp aminoacid có acid glutamic Sau tách acid glutamic khỏi hỗn hợp phương pháp hóa lý Ưu điểm: - Khống chế quy trình điều kiện sản xuất - Có thể áp dụng vào sở thủ công, bán giới - Ổn định chất lượng sản phẩm mẻ Nhược điểm: - Cần sử dụng 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 acid, ảnh hưởng sức khỏe Trang 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tại phòng thí nghiêm, giống gốc cấy chuyền sang ống thạch nghiêng tiến hành cấy vào bình tam giác lên men 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%, MgSO4.7H2O 0,004%, Fe, Mn ( pha 2000g/l) 0,002%, Ure 0,5%, B1 ( pha 150g/l) 0,00015% Môi trường nhân giống cấp II: Ví dụn ứng với thể tích thiết bị lên men 60l: Đường glucoza 2000g, MgSO4 24g, H3PO4 60g, KOH, pH = 9, nước chấm 300ml, rỉ đường 600g, Ure 480g, dầu lạc 60ml, B1 20mg Chuẩn bị môi trường: Các chất hòa trộn với nước đạt nồng độ dịch đường 10%, sau trùng 1200C thời gian 30 phút Sau làm nguội xuống 320C tiến hành lên men Tiến hành: Qúa trình nuôi giống khống chế nhiệt độ 32 0C, áp suất 1kG/cm3, cho tiếp ure dầu lạc trình lên men chính, lượng không khí cho vào khoảng: 850 – 1100//h, kiểm tra pH lần lượng không khí tăng dần tính từ giống sang lên men theo tỷ lệ 1,0 – 0,25 – 0,5l/l.ph ( lít không khí/lít môi trường/1 phút) Đến thứ dùng Nồng độ 10g/lít Thiết bị: Bồn nhân giống làm thép không gỉ thân hình trụ có đáy nắp hình chỏm cầ giống thiết bị hòa tan tinh bột khác kích tước 3.2.9 Lên men Mục đích: Chuyển hóa đường đạm thành acid glutamic Thông số kỹ thuật: - Nồng độ đường ban đầu: Bx = 10% Nhiệt độ giữ 320C Giai đoạn đầu nhiệt độ khoảng 30 – 32 0C, giai đoạn sau - tăng lên 36 – 370C Lượng oxy cng cấp: 40 – 90mg/lít.phút Nếu thừa oxy sản phẩm chủ yếu a- - xetoglutarat, thiếu oxy sản pahamr chủ yếu acid lactic Cánh khuấy hai tầng: v = 450 vòng/phút pH = 6,7 – Qúa trình lên men pH thay đổi có tạo thành acid hữu nên ta - điều chỉnh pH muối amoni, NH để cung cấp Nito Biotin: Ngày người ta sử dụng chủng vi sinh vật khoongphuj thuộc vào hàm lượng biotin, hàm lượng biotin không ảnh hưởng đến lên men Trang 23 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Thời gian lên men 38 – 40h, chọn 40h [11] Trong trình lên men, đường bổ sung liên tục tới cuối giai đoạn Khi bọt nhiều phải tiếp giống để phá bọt tạo điều kiện để CO thoát Xử lý bọt: Trong trình lên men, hoạt động chất lên men vi khuẩn thải nhiều CO2 tạo nhiều bọt, cần phải dùng lượng dầu thích hợp để phá bọt Ta dùng dầu lạc thô để phá bọt [6, Tr10] Thiết bị: 3.2.10 Lọc dịch sau lên men Mục đích: Tách bã xác men khỏi dịch có chứa acid glutamic Thiết bị: Sử dụng thiết bị lọc khung Hình 3.3 Hệ tống lọc khung bản[] Đặc điểm: Thiết bị làm chất chống ăn mòn thép không gỉ, để lọc dịch có giá trị pH khác nhau, ứng dụng thiết bị lọc áp lực hạn chế, hao mòn, chất lượng tốt, lọc hiệu Bao gồm lọc, lọc khu vực, lưu thông lớn, lọc theo giải pháp cảu trình sản xuất khác theo yêu cầu lưu lượng sản xuất dựa nguời dùng Số lượng thay đổi cho phù hợp với yêu cầu sản xuất, thiết bị linh hoạt sản xuất Thiết bị có lọc hình phẳng, kết cấu tiên tiến, biến dạng, dễ dàng làm hiệu tăng tuổi thọ cảu màng tế bào, làm giảm chi phí sản xuất 3.2.11 Cô đặc Mục đích: Nhằm làm tăng nồng độ dịch acid glutamic trước kết tinh Trang 24 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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 700C [6, Tr12] Thiết bị: Sử dụng thiết bị cô đặc chân không Thông số kỹ thuật thiết bị thay đổi theo yêu cầu Hình 3.4 Thiết bị cô đặc chân không [] Đặc điểm: Thiết bị bao gồm có phần buồng bốc buồng đốt liên hệ với ống nối Dịch vào buồng đốt đun sôi tạo thành hỗn hợp – lỏng vào phòng bốc Dung dịch đỉa phần phòng bốc Thiết bị đễ dàng vận hành, dễ vệ sinh, hình đẹp, gương, đánh bóng nội bộ, màu sắc mờ bề mặt bên cán nguôi, phù hợp với yêu cầu vệ sinh thực phẩm y học, tiêu chuẩn GMP 3.2.12 Tẩy màu Mục đích: Dùng than hoạt tínhđể hấp thụ chất màu, tạp chất sinh trình lên men Thiết bị: Sử dụng thiết bị tẩy màu có cột than hoạt tính cố định cho dung dịch cần tẩy qua cột 3.2.13 Lọc ép Mục đích: Sau khỏi thiết bị tẩy màu, dịch lẫn than hoạt tính nên đưa lọc ép làm Trang 25 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thiết bị: Sử dụng thiết bị lọc dịch lọc khung giống thiết bị lọc dịch sau lên men 3.2.14 Kết tinh Mục đích: Tách lấy acid glutamic khỏi dịch lên men Có nhiều phương pháp kết tình acid glutamic: Phương pháp điểm đẳng điện, phương pháp dùng dung môi hữu cơ, phương pháp hydroclorit acid glutamic, phương pháp trao đổi ion, phương pháp điểm đẳng điện Chọn phương pháp kết tinh điểm đẳng điện phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, áp dụng nhiều Bằng cách đưa pH dung dịch điểm đẳng điện acid glutamic tạo điều kiện cho trình làm lạnh kết tinh Tiến hành: Toàn dung dịch acid glutamic thu đưa thùng kết tinh Cho cánh khuấy hoạt động liên tục để ngăn ngừa acid glutamic kết tủa sớm, kết tinh nhỏ hiệu thấp Cho H 2SO4 98%vào để tạo điểm đẳng điện pH = 3,22 bắt làm lạnh Dịch acid glutamic sau đạt pH đẳng điện cho nước lạnh khoảng 0C vào vỏ thùng làm lạnh Trong trình này, cánh khuấy hoạt động liên tục làm cho acid glutamic kết tinh xốp tơi, sau 48h trình kết tinh kết thúc Chọn thời gian kết tinh 48h [8, Tr128] Thiết bị: 3.2.15 Ly tâm Mục đích: Tách pha rắn pah lỏng sau kết tinh nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho trình sấy Pha rắn: gồm acid glutamic kết tinh lắng xuống, thu acid glutamic ẩm Pha lỏng: gồm nước acid glutamic không kết tinh hòa tan vào, ta gọi nước Phần nước đưa kết tinh lại Thiết bị: 3.2.16 Rửa, ép lọc Mục đích: Tinh thể sau ly tâm ẩm có bám màu nâu nên cần làm trình ép lọc Thiết bị: Trang 26 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.2.17 Sấy, làm nguội Mục đích: Acid glutamic hút ẩm nhanh nên sau ly tâm phải sấy Đồng thời để làm bóng hạt acid glutamic tạo điều kiện thuận lợi cho trình sau Thông số kỹ thuật: Độ ẩm acid glutamic sau sấy: 0,5 – 1% [6, Tr12] Thời gian sấy khoảng 2h [8 Tr 131] Thiết bị: Sử dụng máy sấy vi sóng diệt khuẩn dạng băng tải Hình 3.5 Máy sấy vi sóng dạng băng tải Nguyên lí làm việc: Sử dụng vi sóng sản xuất sản sinh sóng để thực làm nóng nguyên liệu cần sấy tác động vào nguyên tử nước nguyên liệu dung môi, nhận lượng biến thành nhiệt bay để đạt mục đích sấy nguyên liệu diệt khuẩn Đặc điểm: - Tốc độ gia nhiệt nhanh, đồng Tiết kiệm lượng, hiệu cao Dễ điều khiển, linh hoạt thao tác thuận tiện Không bay bụi Dễ vệ sinh Nguyên liệu thu hồi cao 3.2.18 Phân loại, đóng gói Mục đích: Acid glutamic sau làm nguội đưa vào thiết bị phân loại vào thiết bị đóng gói để phân riêng hạt có kích thước giống thuận lợi cho trình phân phối bảo quản sản phẩm sau Trang 27 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Máy đóng gói túi từ 50 – 1000g, tạo điều kiện thuận lợi cho trình bảo quản vận chuyển 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, 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 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 inox, hình dáng đẹp Định lượng cân điện tử xác , độ sai lệch 2% Đầu cân định lượng tháo vệ - sinh dễ dàng Sản phẩm đóng gói không bị vỡ, nát - Trang 28 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1.Chọn số liệu ban đầu Nguyên liệu tinh bột sắn nhập từ nơi khác nhà máy Năng suất làm việc nhà máy: 250000 sản phẩm/năm 4.2 Biểu đồ sản xuất nhà máy Nhà máy sản xuất tất tháng năm Một ngày nhà máy sản xuất ca, ca tiếng Các ngày nghỉ: + Nghỉ ngày tháng ngày tháng 11 để kiểm tra bảo dưỡng thiết bị, máy móc theo định kì + Trong tháng, nghỉ ngày chủ nhật + Các ngày nghỉ lễ năm: Tết Âm lịch (7 ngày), Tết dương lịch (1 ngày), 10/3, 30/4, 1/5, 2/9 Bảng 4.1 Biểu đồ sản xuất nhà máy năm 2017 Tháng Số ngày làm việc Số ca/tháng 24 72 23 69 28 84 27 81 23 69 28 84 29 87 29 87 27 81 10 29 87 11 28 84 12 29 87 Tổng năm 324 972 Năng suất nhà máy: 250000 sản phẩm/năm = 771605 kg/ngày Gỉa sử tổn hao công đoạn sản xuất so với công đoạn trước sau: Bảng 4.2 Tổn hao qua công đoạn sản xuất STT Công đoạn Hòa tan tinh bột Tổn hao (%) 0,5 Trang 29 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 10 11 12 13 14 15 Lọc cặn tinh bột Thủy phân tinh bột Pha chế dịch lên men Thanh trùng dịch pha chế Lên men Lọc dịch sau lên men Cô đặc Tẩy màu Lọc ép Kết tinh Ly tâm Lọc rửa Sấy Phân loại, đóng gói 0,5 0,5 1 1 0,5 0,5 0,5 1 0,5 0,5 4.3 Tính cân vật chất 4.3.1 Phân loại, đóng gói Tỷ lệ hao hụt: 0,5% Khối lượng acid glutamic trước đóng gói: 771605 x = 775482,412 (kg/ngày) 4.3.2 Sấy Tỷ lệ hao hụt: 0,5% Độ ẩm thành phẩm 0,5% [Sách Nguyễn Văn May, Tr11] Gỉa sử độ ẩm acid glutamic trước sấy 4% Vì khối lượng chất khô trình sấy không đổi, ta có công thức: = [Sách Nguyễn Văn May, Tr59] Trong đó: m1: Khối lượng nguyên liệu vào thiết bị (T/ng) m2: Khối lượng nguyên liệu khỏi thiết bị (T/ng) w1: Độ ẩm khối nguyên liệu trước vào thiết bị (%) w2: Độ ẩm khối nguyên liệu khỏi thiết bị (%) Khối lượng acid glutamic đưa vào sấy (đã có tính tổn thất): m1 = m x x = 775482,412 x = 807794,179 (kg/ngày) Trang 30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.3.3 Lọc rửa Tỷ lệ hao hụt: 1% Độ ẩm trước sấy 4%, tức độ ẩm sau ép lọc 4% Giả sử trước ép lọc độ ẩm nguyên liệu 6% Lượng acid glutamic trước ép loc (đã tính tổn thất): 807794,179 x = 833314,434 (kg/ngày) 4.3.4 Ly tâm Tỷ lệ hao hụt: 0,5% Trước ép lọc, độ ẩm 6%, tức độ ẩm sau ly tâm 6% Giả sử độ ẩm acid glutamic trước ly tâm( tính tổn thất): 833314,434 x x = 889020,052 (kg/ngày) 4.3.5 Kết tinh Tỷ lệ hao hụt: 0,5% Độ ẩm trước ly tâm: 11%, tức độ ẩm sau kết tinh 11% Nồng độ acid glutamic trước kết tinh: 30% [Tài liệu công ty Ajinomoto] Giả sử hiệu suất kết tinh 85% Lượng acid glutamic khô trước ly tâm: 889020,052 x (1 – 0,11) = 791227,846 (kg/ngày) Lượng chất khô acid glutamic trước kết tinh (đã tính tổn thất): 791227,846 x = 935533,959 (kg/ngày) Khối lượng acid glutamic trước kết tinh: 935533,959 x = 3118446,530 (kg/ngày) 4.3.6 Lọc ép Tỷ lệ hao hụt: 0,5% Khối lượng dung dịch acid glutamic trước lọc ép (đã tính tổn thất): 3118446,530 x = 3134117,116 (kg/ngày) Trang 31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.3.7 Tẩy màu Tỷ lệ hao hụt: 0,5% Giả sử nồng độ acid glutamic không đổi trước sau tây màu Khối lượng dung dịch acid glutamic trước tẩy màu (đã tính tổn thất): 3134117,116 x = 3149866,448 (kg/ngày) 4.3.8 Cô đặc Tỷ lệ hao hụt: 1% Trước cô đặc, nồng độ acid glutamic 17% [Tài liệu công ty Ajinomoto] Nồng độ acid glutamic trước tẩy màu 30%, nồng độ acid glutamic sau cô đặc Lượng dung dịch acid glutamic sau cô đặc (đã tính tổn thất): 3149866,448 x = 3181683,281 (kg/ngày) Lượng chất khô acid glutamic sau cô đặc: 3181683,281 x 0,3 = 954504,984 (kg/ngày) Lượng dung dịch acid glutamic trước cô đặc: 954504,984 x = 5614735,201 (kg/ngày) 4.3.9 Lọc Tỷ lệ hao tổn: 1% Giả sử hiệu suất lọc 90%, nồng độ dung dịch acid glutamic không đổi trước sau lọc Lượng dung dịch acid glutamic trước lọc trong: 5614735,201 x = 6301610,776 (kg/m3) Khối lượng riêng acid glutamic: 1620 (kg/ngày) [Sách Nguyễn Bin, tập 1] Khối lượng riêng acid glutamic 17% 1105 (kg/m 3) Thể tích acid glutamic trước lọc trong: = 5702,815 (m3/ngày) Trang 32 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4.3.10 Lên men Tỷ lệ hao hụt: 1% Khối lượng dung dịch thu sau lên men: 6301610,776 (kg/ngày) Tổng lượng dung dịch lên men (đã tính tổn thất): 6301610,776 x = 6365263,410 (kg/ngày) Lượng giống bổ sung vào dịch lên men 4% [Tài liệu công ty Ajinomoto] Lượng giống bổ sung là: 6335263,410 x = 254610,536 (kg/ngày) Phương trình lên men acid glutamic: 1M C6H12O6 + O2 + NH3 1M C5H9NO2 + CO2 + 3H2O 180 147 X 170 Nồng độ dịch đường trước pha chế cần là: X = 17 x = 20,816% Dịch lên men có nồng độ từ - 25% Chọn dịch lên men có nồng độ 10% Trong dịch lên men có bổ sung đường glucoza, bổ sung ure 1,8%, dầu lạc 0,1% [Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr114] Do đó, lượng chất khô dịch lên men chiếm: 6365263,410 x = 1324993,231 (kg/ngày) Lượng đường glucoza chiếm: 1324993,231 x (0,20816 – 0,1) = 143311,268 (kg/ngày) Tổng lượng ure dầu lạc bổ sung trình lên men: 6365263,410 x = 120940,005 (kg/ngày) Lượng dịch pha chế (bao gồm thủy phân tinh bột khoáng) đem vào lên men từ đầu: 6365263,410 – (254610,536 + 143311,268 + 120940,005) = 5846401,601 (kg/ngày) Trang 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Áp dụng công thức nội suy ta có khối lượng riêng dung dịch đường có nồng độ chất khô: 20,816 % 20oC 1083,39 (kg/m3) Khối lượng riêng nước 32oC: 995,68 (kg/m3) Khối lượng riêng nước 20 oC là: 998,23 (kg/m3) [Sách Nguyễn Bin, Tập 1] Khối lượng rieengcuar dung dịch đường có nồng độ chất khô 20,816% o 32 C: V = = 5890,365 (m3/ngày) Thể tích dịch pha chế (gồm dịch từ thủy phân tinh bột khoáng)đem vào lên men: V = = 5410,214 (m3/ngày) 4.3.11 Thanh trùng dịch lên men Tỷ lệ hao hụt: 1% Lượng dịch pha chế: 5410,214 x = 5464,863 (m3/ngày) 4.3.12 Pha chế dịch lên men Tỷ lệ hao hụt: 0,5% Thể tích dịch pha chế (gồm dịch thủy phân tinh bột chất khoáng) (đã tính tổn thất): 5464,863 x = 5492,324 (m3/ngày) Khối lượng dịch pha chế (đã tính tổn thất): 5492,324 x 1080,623 = 5935131,822 (kg/ngày) Dịch pha chế có nồng độ 10% [Mục 4.3.10] Lượng chất khô dịch pha chế: 5935131,822 x = 593513,182 (kg/ngày) Nồng độ hoa chất sử dụng: K2HPO4: 0,125% MgSO4: 0,0075% MnSO4: 0,00275% KH2PO4: 0,125% Trang 34 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP FeSO4: 0,00525% Nồng độ chất khoáng cho vào pha chế (tính theo tổng lượng dịch lên men): 0,125 + 0,00275 + 0,00525 + 0,0075 + 0,125 = 0,333% Khối lượng chất khoáng đưa vào pha chế: 6365263,410 x = 21196,327 (kg/ngày) Lượng glucoza (từ tinh bột) đem pha chế: 5935131,822 – 21196,27 = 5913935,493 (kg/ngày) 4.3.13 Thủy phân tinh bột Tỷ lệ hao hụt: 2% (Trong đó: dịch hóa 0,5%, làm nguối 1% đường hóa 0,5%) Gọi a lượng tinh bột sắn cần dùng Trng tinh bột sắn, tinh bột chiếm 83 – 88% [Sách Nguyễn Thị Hiền, Tr16] Giả sử tinh bột sắn, tinh bọt chiếm 85%.Lượng tinh bột tinh bột sắn: a + = 0,85a (kg/ngày) Phản ứng thủy phân: (C6H10O5)n + nH2O 162n n C6H12O6 180n Lượng C6H12O6 tạo theo phản ứng: 0,85a x = 0,944a (kg/ngày) Lượng C6H12O6 tạo sau thủy phân tinh bột: 0,944a x = 0,925a (kg/ngày) Ta có lượng đường glucoza sau thủy phân tinh bột là: 591935,493 (kg/ngày) Vậy ta có: 0,925a = 5913935,493 a = 642092,425 (kg/ngày) Vậy lượng tinh bột sắn cần trước dịch hóa là: 642092,425 (kg/ngày) Trang 35 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hòa tan tinh bột sắn nước theo tỷ lệ: 40 : 60 [Tài liệu công ty Ajinomoto] Lượng dịch đưa vào dịch hóa: 642092,425 x = 1605231,062 (kg/ngày) Quá trình dịch hóa hao hụt 0,5%, lượng dịch sau dịch háo làm nguội: 1605231,062 x = 1597204,907 (kg/ngày) Quá trình làm nguội hao hụt 1%, lượng dịch đưa vào đường hóa: 1597204,907 x = 1581232,858 (kg/ngày) 4.3.14 Lọc dịch tinh bột Tỷ lệ hao hụt: 0,5% Giả sử trình lọc thu 90% dịch, 10% bã Ta có lượng dịch đưa vào dịch hóa: 1605231,062 (kg/ngày) Lượng dịch tinh bột trước lọc: 160521,062 x = 1792552,833 (kg/ngày) 4.2.15 Hòa tan tinh bột Tỷ lệ hao hụt: 0,5% Lượng tinh bột trước hòa tan (đã tính tổn thất): 1792552,833 x = 1801560,636 (kg/ngày) Giả sử trình hòa tan, lọc, nồng độ tinh bột không đổi Nồng độ hòa tan là: Bx = 33 – 40% Chọn 40% [Tài liệu công ty Ajinomoto] Lượng tinh bột sắn cần trước hòa tan: 1801560,636 x = 720624,255 (kg/ngày) Vậy lượng tinh bột sắn cần dùng ban đầu là: 720624,255 (kg/ngày) 4.3.16 Giống Tỷ lệ giống cho vào lên men 4% [Tài liệu công ty Ajinomoto] Tổng thể tích dịch lên men: 5890,365 (m3/ngày) Thể tích giống cho vào sản xuất: Vgiống = x 5890,365 = 235,615 (m3/ngày) Trang 36 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thể tích giống cấp II 10% lượng giống sản xuất: Vgiống cấp II = 10% x 235,615 = 23,561 (m3/ngày) Thể tích giống cấp I 10% lượng giống cấp II: Vgiống cấp I = 10% x 23,561 = 2,356 (m3/ngày) Bảng 4.4 Bảng tổng kết STT 10 Công đoạn Tinh bột sắn khô (kg) Hòa tan tinh bột (kg) Lọc tinh bột (kg) Dịch hóa (kg) Làm nguội (kg) Đường hóa (kg) Dịch pha chế (m3) Thanh trùng (m3) Lên men (m3) Lọc sinh khối (kg) Tính cho ngày 720624,255 1801560,636 1792552,833 1605231,032 1597204,967 1581232,858 5429,324 5464,863 5890,365 6301610,776 Tính cho ca 240208,085 600520,212 597517,611 535077,021 532401,656 527077,619 1830,775 1821,621 1963,455 2100536,925 11 Cô đặc (kg) 5614735,201 1871578,400 12 Tẩy màu (kg) 3149866,448 1049955,483 13 Lọc ép (kg) 3134117,116 1044705,705 14 Kết tinh (kg) 118446,530 1039482,177 15 16 17 18 19 20 21 22 Ly tâm (kg) Lọc rửa (kg) Sấy (kg) Phân loại, đóng gói (kg) Giống sản xuất (m3) Giống cấp II (m3) Giống cấp I (m3) Đường glucoza thêm vào (kg) 889020,052 833314,434 807794,179 775482,412 235,615 23,561 2,356 143311,268 296340,017 277771,478 269264,726 258494,137 78,538 7,854 0,785 47770,423 Trang 37 Tính cho 1h 34026,012 75065,027 74689,701 66884,628 66550,207 65884,702 228,846 227,703 248,432 262567,11 233947,30 131244,43 130588,21 129935,27 37042,502 34721,435 33658,091 32311,767 9,817 0,982 0,00982 5971,303 ... Nguyên liệu tinh bột sắn nhập từ nơi khác nhà máy Năng suất làm việc nhà máy: 250000 sản phẩm/năm 4.2 Biểu đồ sản xuất nhà máy Nhà máy sản xuất tất tháng năm Một ngày nhà máy sản xuất ca, ca... 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 Tôi xin trình bày đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ tinh. .. acid glutamic Sử dụng nguyên liệu giàu glucid: tinh bột, rỉ đường, glucoza, scaroza, 2.3.1 Thành phần cấu tạo tinh bột sắn Tinh bột sắn sản xuất trình chế biến củ sắn Có hai loại sắn đắng sắn