Thiết kế phân xưởng sản xuất acid acetic bằng phương pháp lên men phục vụ chế biến mủ cao su”

Thiết kế phân xưởng sản xuất acid acetic bằng phương pháp lên men phục vụ chế biến mủ cao su”

3 L M  ethanol acid   .  g  h h c c non tr nh nhu c  s v trong ho   l.  bi l  v ng ch bi cao su thi nhi ang ph tri r m v vn l th ng  hi nay th acid acetic l h ch c vai tr kh th thi trong quy tr l  t  nhi. Do l m n n nghi c kh h nhi  n ngu nguy li  m r, hoa qu ch, tinh b, c .) trong n kh d d.V i ki nh v th r th h cho vi tri khai v  d quy tr acid acetic b  v th t  vi nghi c v thi k m quy tr  sinh h c ngh sinh h) mang  ngh th ti trong t h ph tri  n ta hi nay v trong tng lai.  c l m  ch  t th hi  t Thiết kế phân xƣởng sản xuất acid acetic bằng phƣơng pháp lên men phục vụ chế biến mủ cao su”  B m C Ngh Sinh H thu tr  h N L, th ph H Ch Minh  n 2005. 4   t  th hi d tr vi ph t v x l c s li thu th t th t v t nhi  t li khoa h c gi tr nh thi k m m h ph x   v cho y c ch bi  h n ph ho to ph h v c  m k thu v c ngh  ta hi nay. M h ph     v hi su  cho hi qu kinh t cao. Do ,  thi k m m h  ch c th hi c y c sau: Ph t v l ch  h L ch ch vi sinh v acid acetic cho n su cao v   L ch nguy li l m tr  L ch v li trong n thay th cho v li n ngo l ch mang vi khu acid acetic trong qu tr  T to, thi k quy tr  c thi h v tr  k thu c n ta.  gi hi qu kinh t v kh n   ph v ch bi  c m  kh. 5 1:    6 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LATEX (MỦ) CAO SU THIÊN NHIÊN 1.1 TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN CỦA LATEX CAO SU [8]  m s lo th v c kh n t ra latex. Ch n n l i ki c  c cao su, nh kh h t c nh c ti ra m  c ch cao su. 1.1.1 Hệ thống latex và latex cao su Latex  t t nh  g nh nguy sinh ch, nh v c th ph hi di kh. T b latex  m l nguy sinh ch l bao ph, bao c m kh b l  n ti ra latex. T theo lo c cao su, h th latex  th t  l r r kh tng th v nhau (c  h h c lo c cao su); ho t c  k th trong nhu m nh kh tng giao v nhau; ho t m  n ni ti c v chung t ti. Lo m n ch c  gi Hevea v Manihot (thu h Euphorbiaceae). D m th hay m nh, c m   v trong nhu m th v,  bi l trong v t l libe v. C c quan kh c c c  c ch latex. To b h th latex  k, c ph r c  cho latex ti ch ra ngo. Nhi th nghi  ch minh latex v cao su trong latex l do nguy sinh ch c     ra. Nh v,      ch  n v mu kho do r c h th, khng ph t quang t h c l. S thay   ph latex kh th n quan s h  n  c th kh nhau t theo lo. Trong nh thuy a ra, c thuy cho latex ch l ch ngo ti, ho l m ngu ch t d, ho thuy cho r latex l ch lu chuy t trung d ch ho l ch b v ch t thng . Cao su l m ch  ra qua c ph  kh v ng t li ti b  t m hydrocarbon c 5 nguy t carbon, chuy h ch   -methylcrotonic. Acid n l do s h h  acetone. 7 1.1.2 Thành phần và tính chất latex A. Thành phần latex Hydrocarbon cao su: chi h l cao trong latex (g 40%) v c th nguy l (C5H8)n. Nh nghi c g   i t k lu hydrocarbon cao su l ch kh c cao su  d d polymer (ch tr ph), c ph t kh t 5.105  3.106 Da. Trong , tr 60% l c hydrocarbon c ph t kh ln tr 1.106 Da. H l hydrocarbon c tr l ph t th (nh h 25000 Da) c  h t  c c cao su. Đạm: ch y  l protein hay nh d xu t qu tr hydrate h enzyme, chi kho 2%, trong  protein chi t 1-1,5%. T l n thay  theo th ph c cao su trong latex. Protein b v c h t    th giao tr do m ph b  t t i nh c nh COO  v nh NH4+t do v m ph b t . Lipid: trong latex, lipid v d xu  chi kho 2%, c th tr ly b r hay acetone. Th ph lipid trong latex kh ph t, qua c  kh  nhi d v d xu, bao g: - C ch  gi nh acid oleic, acid linoleic, acid stearic v acid palmetic - C ch ph t nh c sterol (phytosterol), c ester c sterol, carotenoid, h ch phosphatid, glycolipid, sulfolipid . Lipid  vai tr l nh ch ho  b m v tham gia v t   giao tr. Ch c g   latex do phosphorus c phospholipid tham gia v  magnesium (t l Mg/P kh th h s g   latex). Glucid: trong khi protein v lipid   h  t ch    glucid c t ch y t nh ch  l t 2-3% trong latex ti) l kh c t  g  t ch latex. C glucid t th trong latex: quebrachitol (1-methylinositol); dambonite (1,2-demethylinositol) v dambose (inositol) Khoáng: c nh h h c dng dung d sinh h kh trong m th vt, trong th phn latex ch kh nhi c lo mu kho d d mu h tan nh: K, Mg, P, Ca, Cu, Fe, Mn, Rb . 8 B. Tính chất latex Tỉ trọng:  kho 0,97; l s k h   tr cao su l 0,92 v serum l 1,02. S d serum c t tr cao h n do ch c  tan. Độ nhớt: latex thu c gi kh nhau tuy c c h l cao su th nh  nh l kh nhau. Nguy nh do s k h v ammoniac, k th trung b c ph t cao su v h l c ch kho t. T qu,  nh latex ti c 35% cao su l 12-15 centipoises, latex    h l 40-120 cp. Sức căng mặt ngoài: m latex 30-40% cao su l kho 38-40 dynes\cm2, trong l s c m ngo c nguy ch l 73 dynes\cm2. Lipid v d xu lipid l t nh  h  s c m ngo latex, nh l c savon acid b. pH :tr s   h quan tr ti    latex. Latex ti khi ch ra kh c cao su c tr s g b ho th h 7.  trong v gi pH s h xu g 6 v latex s b  l.  l s  nhi  Tính dẫn điện:  d i   ngh theo h l cao su v h l acid b bay h  trong  serum l ch  h tr ti  tr s  d i  bi do c h ch ion h m n ch. Enzyme: latex ti c ch c enzyme nh catalase, tyrosinase, oxydase v peroxydase, esterase. Ngo tr catalase, c ezyme kh  c ch ki h i k. C enzyme oxydase, peroxydase trong latex x t t d  peroxide t nh ch c t latex l cho cao su c m h x ho h n C enzyme ph h protein (protease) s c  c cao su ho do vi khu x nh v s t n s h th protein c th l ngu g g   latex ng sinh. Latex ti  ngo tr, trong v gi n s b   t nhi l do c enzyme c s trong latex th g l enzyme coagulase. Vi khuẩn: trong latex ng ta t th nhi lo vi khu ( nh l 27 lo), c kh n ph h glucid v g h th protein. Khi ph h glucid trong i ki hi kh s t th acid acetic, acid lactic, acid butyric v carbonic g   latex. C trong i ki k kh c vi khu ph h protein t ng m t ra m s ch ph ti m v t m latex. 9 1.2 SỰ ĐÔNG ĐẶC LATEX [13] 1.2.1 Bản chất của sự đông đặc latex B ch   li quan m thi  kh n t i c h t cao su trong latex b l  th tr b m c h t n. Kh n t i   h t cao su l do h th tr b m m l protein n c h cao su mang i t  ph t protein . C tr ph t protein l t h  acid amin c c th t qu: NH2-R-COOH V -NH2 l g amin; -COOH l g acid; -R- l m m hydrocarbon. Khi trong m dung d  i n bi hi  tr th c b i t: NH2-R-COOH <=> +NH3-R-COO- Khi trong m dung d acid: +NH3-R-COO- <=> +NH3-R-COOH Khi trong m dung d ki: +NH3-R-COO- <=> NH2-R-COO- M s ph t acid amin c c t nh R kh ph t n c c  t i  v dng ch l nhau d  c ph t mang in t. Do  c ph t protein c mang m i t x , khi h th l b m c m h t cao su th l cho h t cao su  c kh n t i. Qua c ph  th nghi, x  i  i  h c lo latex cao su l tng ng pH = 4,7. Khi t t trong dung d c  pH > 4,7 th c h t cao su mang i t  (c g -COO- chi u th) v ng l khi pH < 4,7 th c h t cao su mang i t dng (c g NH3+ chi u th). C h t cao su latex ti m pH tng ng 7  mang i  nh tr h a s c th nh t. Ch s t i  h t cao su  t ra l  t i gi c h t n t   th giao tr kh cho hi t   x ra. M kh c ph t protein c c t h n m gi cho c ph t  xung quanh m v ph t n ch l s va ch gi c h t,  c l y t   Do , khi hai y t c b b ph v th s g ra hi t  10 1.2.2 Các phƣơng pháp làm đông đặc latex Đông đặc tự nhiên Latex ti n  ngo tr s t nhi . M c t qu ng ta th nh hi t n l do nh nguy nh chnh sau: - C enzyme hay vi khu  t d t nh ch c t latex phi cao su d  vi l gi  latex g hi t  nhi. - Ngay t l c m latex  c ch anhydride carbonic m h l v ti t t l (do s kh ) l gi pH. - D t d   protease (nh trypsin, peptidase .), protein b dehydrat h v nh th latex s b  tr hay nung n l. - M s t nh v g  kh l gi pH. N ta gi pH b 8 nh x, s  x ra.  l do c lipid ph h  phosphotid, lecithid  b dehydrat h b enzyme. D  s th l savon kh tan (alcalinoterreuz) thay th l protein c h cao su v g  Đông đặc bằng cồn Khi ta cho v latex m l c   s l cho latex b  nh l do t d kh n . R c n  cao (96%) l m ch kh n m, cho n khi    th h trong serum n s h th tr s h n b th  protein b quanh c h t cao su. Ch m y t v i t th kh   b t   cho latex v s  ra. Đông đặc bằng cách khuấy trộn Khi khu tr m v k d latex s v  khu  l cho  n trung b  h ph t cao su t  khi   s   kh ch   t i v v hi h l protein h n. N cho th v latex ch c t d l gi    nh oxid k th s    d trong c nghi ch t ch  g l m giai o  t m t. 11 Đông đặc bằng acid  l  th d v hi qu nh. Acid khi  latex s c t d l gi pH v gi cho latex  t   i (khi  s  t i kh c n v  Khi ta cho acid v latex, s  x ra nhanh ch nh kh ph l ngay l t m n sinh ra v m t  tng . N ta cho acid v qu nhanh v qu i  i  s  x ra. Khi  c h t cao su s mang i t dng, mu   v  latex th ch c b sung th ki  a pH v i  i. Trong c nghi cao su, ng ta th d acid formic (l d 0,5% theo kh l latex) v nh l acid acetic (li d 1%) v ch t ra kinh t v ph bi. Th ra m acid  h , g u hi. Hi nay, h h c c s  n ta    m b acid acetic. Do , nhu c v  cung  l acid n cho ng cao su l r l. Hình 1.1. Sự thành lập các vùng theo độ pH 8 9 V latex   (kh  6 7 5 10 4 pH 2 3 1 V latex b   bi di  V latex   (kh  12 Đông đặc bằng muối hay chất điện giải Hin nay ta bi r l khi cho m d mu v latex v th t t d, g  ch i gi cho v v tr h  s  k ch g  sau: ph t th giao tr b kh i t do s h i t  ngh v s  k t sinh ra sau s kh m i t. Tr s  k ( c) thay  t theo latex v b ch , ch y l mu cation b v i t  h t cao su l . T d  m hi t kh m i t n n t theo h tr  t kh th c   c ion ki K+, Na+ (nh mu  NaCl). N ch c th x ra v c ion Ca++, Mg++, Sr++, Ba++ v c nhanh h n v ion Al+++.  h   anion mu t s    kh  k. Th t nh mu        nitrate calcium hay chloride calcium, chloride magnesium, sulfate magnesium v sulfate nh. Latex kh ph lu lu nh v t d . Ch h latex th t (dialyse - latex b l m ph l ch  gi) b  h d t d . Nh yu t nh m, tu c cao su, t ch  v canh t v.v .   h t t ch kho ch   h t s  Đông đặc bởi nhiệt độ Latex c th b  l l, khi h nhi  t -  tr l nhi  b th n s  c l do nhi  qu th  ph v h thg h thu n c h n h nh kh  d trong th t, b v vi l l ph k d t 15 ng th s  c th x ra. V ch h h kh c t d g t latex  nhi  b th, nhng l c t d g     l, nh ch n g l ch nh nhi (agents thermosensible). Tr h ti bi l khi latex c m ion k v ion ammonium; khi n , chg t th ion dng ph h Zinc ammonium g  [...]... đó, các tấm mủ cao su này đƣợc đƣa vào một lò sấy bằng hơi nóng để sấy khô Tùy từng loại sản phẩm mủ cao su muốn chế biến thì có những quy trình chế biến khác nhau nhƣ xông khói tạo mủ tờ xông khói (RSS), cao su Creps, cao su cốm Cuối cùng là đóng gói bao bì thành phẩm 16 1.3.3 Ý nghĩa của việc thiết kế một phân xƣởng sản xuất acid acetic theo phƣơng pháp sinh học phục vụ cho chế biến mủ cao su Hiện... ĐÔNG MỦ CAO SU 1.3.1 Mô hình sản xuất mủ cao su kết hợp quy trình sản xuất acid acetic Thu nhận và sơ chế latex Vận chuyển latex tới nơi sản xuất Đồng nhất latex tại nhà máy Xác định hàm lƣợng cao su khô DRC Lọc sạch tạp chất Acid acetic Đánh đông mủ cao su Rửa sạch và sấy khô Chế biến cao su thành phẩm Hình 1.2 Mô hình quy trình đánh đông mủ cao su 1.3.2 Các bƣớc trong quy trình đánh đông mủ cao su... dụng acid acetic nhƣ một nguồn năng lƣợng 25 2.3.3 Các phƣơng pháp sản xuất acid acetic bằng cách lên men Yếu tố quan trọng nhất quyết định hiệu suất và năng suất của một phƣơng pháp sản xuất acid acetic chính là bề mặt tiếp xúc giữa oxy của không khí, cơ chất và tế bào vi sinh vật Hiện nay, đã có bốn phƣơng pháp sản xuất acid acetic bằng cách lên men: Phƣơng pháp chậm Đây là phƣơng pháp lên men giấm... đó, từ trƣớc đến nay đã có nhiều phƣơng pháp để sản xuất acid acetic theo phƣơng pháp nhanh, sau đây là một số phƣơng pháp chủ yếu: Phƣơng pháp trống quay Vật liệu đệm Trục quay Dịch lên men Hình 2.6 Thiết bị lên men nhanh bằng phƣơng pháp trống quay Ngƣời ta thiết kế thiết bị lên men có dạng hình trụ nằm ngang bên trong một thùng chứa dung dịch lên men hở nắp Thiết bị hình trụ này đƣợc bọc một lớp... về sản lƣợng và thứ 4 về chế biến, xuất khẩu cao su thành phẩm Nhƣ vậy, để sản xuất sản lƣợng cao su 270000 tấn thì cần 2700 tấn acid acetic nguyên chất mà với điều kiện nƣớc ta hiện nay thì phải nhập toàn bộ lƣợng acid acetic trên từ các nƣớc khác Qua đó, thấy đƣợc rằng nhu cầu sử dụng acid acetic trong ngành chế biến mủ cao su là rất lớn Để giải quyết triệt để nhu cầu acid acetic trong ngành cao. .. về sản xuất acid acetic bằng phƣơng pháp sinh hóa và với trình độ khoa học kỹ thuật của nƣớc hiện nay thì hoàn toàn có thể thiết kế một quy trình sản xuất acid acetic Từ những phân tích, so sánh các ƣu điểm và nhƣợc điểm của các phƣơng pháp sản xuất acid acetic đã nêu nhƣ trên, cũng nhƣ đánh giá tình hình tiến bộ khoa học kỹ thuật trong nƣớc cho thấy việc lựa chọn phƣơng pháp sinh hóa để sản xuất acid. .. tiếp để chuyển thành acid acetic nhờ một nhóm vi khẩn acetobacter khi có mặt của oxy Từ trƣớc tới nay có bốn phƣơng pháp sản xuất giấm: - Phƣơng pháp chậm - Phƣơng pháp nhanh - Phƣơng pháp chìm - Phƣơng pháp hỗn hợp 22 2.2.5 Phân tích và lựa chọn phƣơng pháp sản xuất acid acetic Trong bốn phƣơng pháp sản xuất acid acetic trên, hiện nay trên thế giới chiếm ƣu thế nhất là phƣơng pháp tổng hợp hóa học... lựa chọn thiết bị lên men theo phƣơng pháp cố định để sản xuất acid acetic phục vụ cho chế biến mủ cao su là hợp lý nhất 31 2.4.2 Đặc điểm quá trình sản xuất acid acetic theo phƣơng pháp cố định Lựa chọn và xử lý vật liệu bám Đây là yếu tố quyết định tính hơn hẳn của phƣơng pháp nhanh so với phƣơng pháp chậm Khi chọn vật liệu bám cần căn cứ vào các yêu cầu sau: - Có độ bền cơ học cao, diện tích bề... định Phƣơng pháp nhanh để sản xuất acid acetic đã đƣợc phát triển và hoàn thiện ở trình độ cao gần 100 năm qua Vì có những ƣu điểm nhƣ thời gian lên men ngắn, yêu cầu về thiết bị và kỹ thuật không cao ta có thể đáp ứng đƣợc, không gây ô nhiễm môi trƣờng Vì vậy, hợp lý nhất trong giai đoạn hiện nay và trong tƣơng lai gần là nên sản xuất acid acetic theo phƣơng pháp nhanh 28 2.4 SẢN XUẤT ACID ACETIC THEO... Anhydrid acetic - Các chất thơm, các loại verni - Acetat cellulose, Acetat gluco - Thủy tinh không vỡ - Polyvinyl acetat - Các chất dẻo và phim ảnh - Các ester của rƣợu đơn chức - Keo tụ mủ cao su 19 2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP SẢN XUẤT ACID ACETIC [20] Acid acetic đƣợc sản xuất bằng nhiều phƣơng pháp khác nhau, nhƣng chủ yếu bằng bốn phƣơng pháp sau: - Phƣơng pháp hóa học - Phƣơng pháp hóa gỗ - Phƣơng pháp hỗn . ch  t th hi  t  Thiết kế phân xƣởng sản xuất acid acetic bằng phƣơng pháp lên men phục vụ chế biến mủ cao su”  B m C Ngh Sinh H. ĐÁNH ĐÔNG MỦ CAO SU 1.3.1 Mô hình sản xuất mủ cao su kết hợp quy trình sản xuất acid acetic 1.3.2 Các bƣớc trong quy trình đánh đông mủ cao su