Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường ứng dụng vi khuẩn corynebacterium glutamicum năng suất 20 tấn nguyên liệungày

Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường ứng dụng vi khuẩn Corynebacterium Glutamicum suất 20 tấn nguyên liệu/năm ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ACID GLUTAMIC TỪ NGUYÊN LIỆU RỈ ĐƯỜNG ỨNG DỤNG VI KHUẨN CORYNEBACTERIUM GLUTAMICUM NĂNG SUẤT 20 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY Người hướng dẫn: TS BÙI XUÂN ĐÔNG Sinh viên thực hiện: LÊ ANH THẮNG Số thẻ sinh viên: 107120275 Lớp: 12SH Đà Nẵng, 5/2017 SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường ứng dụng vi khuẩn Corynebacterium Glutamicum suất 20 tấn nguyên liệu/năm TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường ứng dụng vi khuẩn Corynebacterium glutamicum suất 20 tấn nguyên liệu/ngày Sinh viên: Lê Anh Thắng Số thẻ sinh viên: 107120275 Lớp: 12SH Acid glutamic loại acid amin tổng hợp thể người, thường thấy thể động vật, thực vật các dạng khác Do acid glutamic các dẫn x́t có đặc tính riêng, chúng dùng rộng rãi trị bệnh, bổ sung sinh trưởng cho thực vật Acid glutamic có vai trị quan trọng y học, sinh học thực phẩm Trong thể người động vật, acid glutamic tham gia chức tổng hợp nên các amino acid khác alanin, lơsin, cystein, oxyprolin…Acid glutamic dùng làm nguyên liệu khởi đầu cho việc tổng hợp số hoá chất quan trọng, dùng rộng rãi cơng nghiệp mỹ phẩm Nó khơng có ý nghĩa mặt kinh tế mà cịn có ý nghĩa lớn lao xử lý mơi trường tận dụng các phế thải các ngành công nghiệp khác Từ luận giải trên, tiến hành thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường ứng dụng vi khuẩn Corynebacterium glutamicum suất 20 tấn nguyên liệu/ngày Để dảm bảo vận hành tơi tiến hành tính toán các công đoạn chọn thiết bị với các thông số kĩ thuật phù hợp để đạt suất theo đề tài Với điều kiện tự nhiên nguồn nguyên liệu rỉ đường dồi Quãng Ngãi, nhà máy đặt để khai thác tối đa các nguồn lợi Nhà máy xây dựng khu đất với diện tích 9500 m2 gồm phân xưởng sản xuất với diện tích 1260 m2 các cơng trình hỗ trợ khác như: kho ngun liệu, kho thành phẩm, nhà hình chính, nhà sinh hoạt, xưởng điện, lị hơi, nhà xử lí nước thải, nhà để xe, nha phát điện, kho nhiên liệu bố trí hợp lí khu đất theo yêu cầu sản xuất SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông LỜI CẢM ƠN -oOo Tôi xin chân thành cám ơn thầy Bùi Xn Đơng tận tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em hồn thành nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp Xin chân thành cám ơn quý thầy cô Bộ mơn Cơng Nghệ Sinh Học, Khoa Hóa, trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, người dìu dắt truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt năm học tập rèn luyện trường Tôi xin chân thành cám ơn đến Bố, Mẹ, người thân gia đình động viên cả vật chất lẫn tinh thần suốt thời gian theo học trường Xin cám ơn tập thể lớp 12SH sát cánh giúp đỡ suốt năm học Đà Nẵng, tháng năm 2017 Sinh viên Lê Anh Thắng SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp riêng hướng dẫn khoa học TS Bùi Xuân Đông Các nội dung, kết quả đồ án trung thực tơi thu thập từ các nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo chưa công bố bất kỳ hình thức trước Những số liệu các bảng biểu phục vụ cho việc tính toán, nhận xét, đánh giá Ngồi ra, đồ án cịn sử dụng số nhận xét, đánh giá số liệu các tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có bất kỳ gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung đồ án Trường đại học Bách Khoa Đại Học Đà Nẵng không liên quan đến vi phạm tác quyền, bản quyền gây quá trình thực (nếu có) Sinh viên thực Lê Anh Thắng SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xn Đơng ii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu cảm ơn…………………………………………………………………i Lời cam đoan………………………………………………… …………………… ii Mục lục…………………………………………………………….…………… iii Danh mục hình ảnh……………………………………………………………… …ix Danh mục bảng biểu……………………………………………………………… x Danh mục thuật ngữ viết tắt…………………………………………………… .xi LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ 1.1 Đặc điểm tự nhiên 1.2 Vùng nguyên liệu 1.3 Hợp tác hoá 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 Thoát nước 1.8 Nhân công 1.9 Nguồn tiêu thụ sản phẩm CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu nguồn nguyên liệu rỉ đường 2.2 Giới thiệu acid glutamic 2.2.1 Tính chất vật lý 2.2.2 Vai trò acid glutamic quá trình trao đổi chất 2.3 Phương pháp sản xuất acid glutamic 2.3.1 Phương pháp tổng hợp hóa học 2.3.2 Phương pháp thủy phân SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông iii 2.3.3 Phương pháp sinh tổng hợp (phương pháp lên men) 2.3.4 Phương pháp kết hợp 2.4 Vi sinh vật tham gia tổng hợp acid glutamic 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến hình thành acid glutamic CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT DÂY CHUYỂN CÔNG NGHỆ 11 3.1 Chọn phương pháp sản xuất 11 3.1.1 Phương pháp lên men gián đoạn 11 3.1.2 Phương pháp lên men trực tiếp 11 3.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 13 3.2.1 Xử lí nguyên liệu rỉ đường 14 3.2.2 Ly tâm 14 3.2.3 Pha chế dịch lên men 14 3.2.4 Thanh trùng làm nguội 15 3.2.5 Nhân giống 15 3.2.6 Lên men 16 3.2.7 Lọc tách sinh khối 17 3.2.8 Cô đặc 17 3.2.9 Tẩy màu 17 3.2.10 Acid hoá kết tinh 17 3.2.11 Ly tâm 18 3.2.12 Sấy 18 3.2.13 Bao gói 18 3.2.14 Bảo quản 19 CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 20 4.1 Kế hoạch sản xuất nhà máy năm 20 4.2 Các số liệu ban đầu 20 4.3 Tính cân vật chất 21 4.3.1 Xử lý rỉ đường 21 4.3.2 Ly tâm 21 4.3.3 Pha chế dịch lên men 21 4.3.4 Thanh trùng làm nguội 22 4.3.5 Lên men 22 4.3.6 Lọc tách sinh khối 23 4.3.7 Cô đặc chân không 23 4.3.8 Tẩy màu 24 4.3.9 Acid hóa kết tinh 24 SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông iv 4.3.10 Ly tâm 25 4.3.11 Sấy 25 4.3.12 Làm nguội, phân loại 26 4.3.13 Bao gói 26 4.4 Tổng kết 26 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN THIẾT BỊ 28 5.1 Thùng chứa rỉ đường 28 5.2 Các thùng chứa khác dây chuyền 29 5.3 Thiết bị thuỷ phân đường 30 5.4 Thiết bị ly tâm 30 5.5 Thiết bị pha chế dịch lên men 31 5.6 Thiết bị trùng làm nguội 33 5.7 Thiết bị lên men 34 5.8 Lọc ép khung 35 5.9 Thiết bị cô đặc 37 5.10 Thiết bị tẩy màu 38 5.11 Thiết bị kết tinh 38 5.12 Thiết bị ly tâm 39 5.13 Thiết bị sấy 40 5.14 Thiết bị sàng rung phân loại 41 5.15 Thiết bị đóng gói 42 5.16 Thiết bị nhân giống 43 5.16.1 Thiết bị nhân giống cấp 43 5.16.2 Thiết bị nhân giống cấp 44 5.16.3 Thiết bị nhân giống sản xuất (cấp 3) 45 5.17 Thiết bị vận chuyển 45 5.17.1 Gàu tải 45 5.17.2 Băng tải 47 5.17.3 Băng tải làm nguội 47 5.17.4 Chọn bơm 47 5.18 Tổng kết 48 CHƯƠNG 6: TÍNH XÂY DỰNG 50 SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông v 6.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy 50 6.2 Tổ chức lao động nhà máy 50 6.2.1 Chế độ làm việc 50 6.2.2 Tính nhân lực lao động 50 6.3 Các cơng trình xây dựng nhà máy 53 6.3.1 Phân xưởng sản xuất 53 6.3.2 Kho chứa nguyên vật liệu 53 6.3.3 Kho thành phẩm 54 6.3.4 Nhà hành 54 6.3.5 Xưởng điện 55 6.3.6 Lị hơi, khí nén 55 6.3.7 Trạm biến áp 55 6.3.8 Máy phát điện dự phòng 55 6.3.9 Khu xử lý nước thải 55 6.3.10 Khu xử lý nước 55 6.3.11 Đài nước 56 6.3.12 Nhà sinh hoạt 56 6.3.13 Nhà để xe máy xe đạp 56 6.3.14 Gara ôtô 56 6.3.15 Phòng bảo vệ 56 6.3.16 Nhà ăn 57 6.3.17 Kho nhiên liệu 57 6.3.18 Khu đất mở rộng 57 6.4 Qui cách xây dựng nhà máy 57 6.5 Tổng kết 57 CHƯƠNG 7: TÍNH HƠI - NƯỚC 60 7.1 Tính 60 7.1.1 Tính nhiệt xử lý rỉ đường 60 7.1.2 Công đoạn trùng 61 7.1.3 Công đoạn trùng nồi lên men 65 7.1.4 Công đoạn cô đặc 65 7.1.5 Sấy acid glutamic 65 7.1.6 Tính toán các trạng thái khơng khí vật liệu sấy 66 7.1.7 Lượng cần cung cấp cho nhà máy 1h 69 7.2 Tính nhiên liệu 69 7.2.1 Dầu Mazut (FO) 69 SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông vi 7.2.2 Xăng 70 7.2.3 Dầu Diesel (D.O) 70 7.2.4 Dầu nhờn 70 7.3 Tính nước 70 7.3.1 Nước dùng cho nhà ăn tập thể 70 7.3.2 Nước dùng cho sinh hoạt vệ sinh 70 7.3.3 Nước dùng cho cứu hỏa 70 7.3.4 Nước dùng cho tưới đường tưới 70 7.3.5 Nước sử dụng sản xuất 71 7.3.6 Tổng lượng nước sử dụng nhà máy 71 CHƯƠNG 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM 72 8.1 Kiểm tra đầu vào nguyên liệu rỉ đường 72 8.2 Kiểm tra công đoạn sản xuất 72 8.2.1 Xử lý nguyên liệu 72 8.2.2 Pha chế dịch lên men 72 8.2.3 Lên men 72 8.2.4 Công đoạn sau lên men 73 8.2.5 Công đoạn tinh chế 73 8.3 Kiểm tra chất lượng sản phẩm 74 CHƯƠNG 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG 75 9.1 Những nguyên nhân gây tai nạn 75 9.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 75 9.3 Những yêu cầu cụ thể an toàn lao động 76 9.3.1 Thơng gió 76 9.3.2 An toàn điện 76 9.3.3 An toàn sử dụng thiết bị 76 9.3.4 Phòng chống ồn rung 76 9.3.5 Phòng chống cháy nổ 77 9.3.5 An toàn hoá chất 77 9.3.6 Chống sét 77 9.4 Vệ sinh xí nghiệp 77 9.4.1 Vệ sinh cá nhân công nhân 77 9.4.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị 78 9.4.3 Vệ sinh xí nghiệp 78 9.4.3 Xử lý nước thải 78 SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông vii KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông viii 7.1.6.5 Nhiệt lượng khơng khí nóng sau qua calorife I1 = t1 + (2493 + 1,79t1 )X I = 80 + (2493 + 1,79  80)  0,018 = 128,51 (kJ/kg kkk) 7.1.6.6 Nhiệt lượng khơng khí sau khỏi máy sấy Do chỉ tính quá trình sấy lý thuyết nên I = I1 7.1.6.7 Hàm ẩm khơng khí sau khỏi máy sấy Chọn trạng thái khơng khí khỏi máy sấy t2 = 400C I = t + (2493 + 1,79t 21 )X X2 = I − t2 128,51 − 40 = = 0,035 (kg ẩm/kg kkk) 2493 + 1,79  t 2493 + 1,79  40 Ở nhiệt độ t2 = 400C, áp suất bảo hoà Pb2 = 0,0752 (at) 2 = 1 = P X2 pb ( X + 0,062 ) 1 0,035 0,0752(0,035 + 0,062 ) = 4,8 7.1.6.8 Lượng khơng khí khơ vào máy sấy Khối lượng acid glutamic ẩm trước sấy 3580,626 (kg/ca) Hay G1 = 3580,626 = 447,578 (kg/h) Lượng nước bốc W= 𝐺1 ×( 𝑊1−𝑊2) 100−𝑊1 = 447,578 ×( 6−0,5) 100−6 = 26,188 (kg/h) Khối lượng acid glutamic khô sau sấy đến độ ẩm 0,5% G2 = G1 – W = 447,578 – 26,188 = 421,390 (kg/h) Lượng khơng khí khô vào máy sấy L= L= W , (kg/h) X2 − X0 26,188 0,035−0,018 = 919,118 (kg/h) 7.1.6.9 Nhiệt dung riêng acid glutamic Acid glutamic có cơng thức C5H9NO4 SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông 67 C= n1c1+ n2c2 + n3c3 + … M Trong đó: (J/kgđộ) [8, tr152] M: Khối lượng mol hợp chất ni: Số nguyên tử các nguyên tố hợp chất cj: Nhiệt dung riêng các nguyên tố tương ứng (J/kgđộ) Vậy nhiệt dung riêng acid glutamic là: C=  7500 +  9630 +  26000 +  16800 = 1478,7 (J/kgđộ) 147 7.1.6.10 Cân nhiệt quá trình sấy Nhiệt vào: Khơng khí mang vào : L I Acid glutamic ẩm vào : G1  C1  tvl , (KJ/h) Nhiệt calorife cung cấp : Qc , (KJ/h) , (KJ/h) Nhiệt ra: Khơng khí ẩm mang lại : L  I2 , (kJ/h) Acid glutamic khô mang ra: G2  C2  t R , (kJ/h) Do tổn thất: 0,1 × Q2 ,( kJ/h) Giả sử C1 = C2 = C = 1478,7 (J/kgđộ) Phương trình cân nhiệt lượng: L  I + G1  C1  tV + Qc = L  I + G2  C  t R + 0,1  Qc = Qc = = L  (I − I ) + G2  C  t R − G1  C1  tV 0,9 919,118×(128,51−72,727)+(251,417×1,4787×40)−(267,042−1,4787×26) 0,9 Qc = 73237,085 (kJ/h) Chọn hiệu suất trao đổi nhiệt:  = 80% Lượng nhiệt thực tế cần thiết cung cấp cho calorife giờ: Qtt = 𝑄𝑐 𝜂 = 73237,085 0,8 = 91546,356 (kJ/h) Lượng nước bảo hoà: Gọi: d lượng nước cần dùng giờ,kg SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông 68 r ẩn nhiệt hoá hơi nước bảo hoà 1200C r = 2207 [8 tr313] Qtt = d  r , (kJ/h) d= 𝑄𝑡𝑡 𝑟 = 91546,356 2207 = 41,480 (kg/h) Khối lượng nước cần dùng cho cả quá trình sấy là: D = 41,480 × 24 = 995,52 (kg) Thể tích nước cần dùng: V = D  v (m3/h) v: thể tích riêng nước 1200C v = 0,893 (m3/kg) [7,tr 313] V = 995,52 × 0,893 = 889 (m3) 7.1.7 Lượng cần cung cấp cho nhà máy 1h D = 62,281 + 601,009 + 60 +995,52 +1082,808 = 2806,618 (kg/h) Lượng dùng thực tế: Dtt = D/ Với:  hệ số tổn thất nhiệt độ, mất mát bảo ôn, đường ống, các thiết bị phụ tải, tổn thất trở lực đường ống hiệu suất lò Chọn  = 0,85 Vậy : Dtt = 1723,81 0,85 = 3301,904 (kg/h) Chọn lò kiểu ống lị ống lửa nằm ngang LHD3.5/13W có thơng số kỹ thuật [19]: - Sản lượng : 3500 kg/h - Áp suất cực đại : 13 kg/cm2 - Nhiệt độ bảo hịa : 194 oC - Kích thước ngồi : (3950×3570×4300) mm - Số lượng : cái 7.2 Tính nhiên liệu 7.2.1 Dầu Mazut (FO) Dầu F.O nhiên liệu sử dụng cho lị G= D  (ih − in ) , kg/h Q  [8, tr 31] Q: Nhiệt lượng dầu, Q = 6.728,2 kcal/kg D: Năng suất tổng cộng, D = 2028,012 kg /h SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xn Đơng 69 : Hiệu śt lị hơi,  = 70% ih: Nhiệt hàm áp suất làm việc, ih = 651,60 kcal/kg [8, tr 314] in: Nhiệt hàm nước áp suất làm việc, in = 133,40 kcal/kg Vậy: G= 2028,012 ×(651,6−133,4) 6728,2 ×0,7 = 223,137 (kg/h) Lượng dầu F.O nhà máy sử dụng năm: mF.O = 223,137 × 24 × 302 = 1617296,976 (kg) 7.2.2 Xăng Sử dụng cho các xe nhà máy, lượng xăng sử dụng ngày 150 l/ngày Lượng xăng nhà máy sử dụng năm: 150 x 302 = 45300 (lít) 7.2.3 Dầu Diesel (D.O) Dùng để chạy máy phát điện Một năm dùng 2000 lít 7.2.4 Dầu nhờn Dùng để bơi trơn các máy móc, thiết bị, sử dụng lít/ngày Lượng dầu nhờn cần cho năm: x 302 = 2114 (lít) 7.3 Tính nước 7.3.1 Nước dùng cho nhà ăn tập thể Theo tiêu chuẩn nước dùng cho nhà ăn tập thể: 30 lít/1 ngày, người Vậy, lượng nước sử dụng cho nhà ăn ngày là: V1 = 30 ×146 1000 = 4,38 (m3) 7.3.2 Nước dùng cho sinh hoạt vệ sinh Nước dùng để tắm, vệ sinh: 40 - 60 lít/1 ngày, người; chọn 40 lít, tính cho 85% cơng nhân làm việc ngày Ta tích nước sử dụng cho ngày V2 = 40 ×146 ×0,85 1000 = 4,964 (m3) 7.3.3 Nước dùng cho cứu hỏa Theo quy định lượng nước cứu hoả cần lít/s, dùng 3h nên lượng nước dùng là: V3 = 5×3×3600 = 54000 lít = 54 (m3) 7.3.4 Nước dùng cho tưới đường tưới Ta có diện tích xanh diện tích đường nhà máy 628 m2 1099 m2 Tính cho 60% diện tích - Nước tưới: 1,5 - lít/1 ngày, m2 Ta chọn lít/1 ngày, m2 SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông 70 - Vậy lượng nước cần thiết cho tưới đường xanh ngày là: V4 = 0,6 ×(628+1099) ×3 1000 = 3,109 (m3) 7.3.5 Nước sử dụng sản xuất Ngoài lượng nước nếu trước sử dụng sinh hoạt nước máy ta cịn loại nước cất dùng quá trình sản x́t như: pha mơi trường, sử dụng phịng thí nghiệm Nước u cầu phải qua xử lý để đảm bảo chỉ tiêu chất lượng sản suất Giả sử lượng nước sử dụng quá trình sản xuất nhà máy là: V5= 65 (m3) 7.3.6 Tổng lượng nước sử dụng nhà máy Tổng lượng nước sử dụng cho ngày: V = V1 + V2 + V3 + V4 + V5 = 4,38+ 4,964 + 54 + 3,109 + 65 = 131,453 (m3) SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông 71 CHƯƠNG 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM Kiểm tra sản xuất, chất lượng sản phẩm vấn đề hàng đầu các ngành cơng nghiệp nói chung ngành cơng nghiệp thực phẩm nói riêng Kiểm tra sản xuất nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm nhà máy, đảm bảo cho công nhân thao tác quy trình kỹ thuật, tránh ảnh hưởng xấu đến sản phẩm cố kỹ thuật hư hỏng máy móc, thiết bị Kiểm tra sản xuất giúp ta đánh giá tình hình hoạt động nhà máy đề biện pháp kế hoạch thực hợp hợp lí Đồng thời qua phát sai sót để điều chỉnh có biện pháp cải thiện kỹ thuật để nhà máy hoạt động tốt nâng cao suất chất lượng sản phẩm 8.1 Kiểm tra đầu vào nguyên liệu rỉ đường Đối với rỉ đường phải đảm bảo cảm quang dịch rỉ có màu nâu sang, khơng có mặt khuẩn lạc nấm mốc Có thể pha lỗng soi kính hiển vi để đảm bảo mật độ vi sinh vật khơng quá triệu vi sinh vật gam rỉ 8.2 Kiểm tra công đoạn sản xuất 8.2.1 Xử lý nguyên liệu Trong quá trình xử lý rỉ đường cần thường xuyên kiểm tra nhiệt độ, pH đảm bảo thích hợp acid môi trường 8.2.2 Pha chế dịch lên men Cần kiểm tra tỉ lệ chất dinh dưỡng cho vào dịch trước trùng Kiểm tra pH dung dịch trung tính để bảo đảm cho quá trình sau trùng đem lên men 8.2.3 Lên men Đây giai đoạn qua trọng nhất quá trình sản xuất nhà máy cần kiểm tra thường xuyên nghiêm ngặt Để đảm bảo quá trình lên men đạt hiệu quả cao phải ý khống chế các điều kiện kỹ thuật sau: + Nhiệt độ: giữ 320C + Áp suất: 1kg/cm2 + Lượng khơng khí: 30÷40m3/giờ cho 1m3 mơi trường + Cánh khuấy: đạt 180÷200 vg/ph SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông 72 + Khi pH giảm đến phải bổ sung urê cho pH lên đến 8, bổ sung nồi lên men gián đoạn 2÷3 lần + Khi bọt nhiều phải tiếp dầu phá bọt để CO2 thoát dễ dàng Các chế độ kiểm tra cần thiết giai đoạn này: + Nhiệt độ, lượng khơng khí, áp śt phải kiểm tra thường xun có chiều hướng thay đổi phải chỉnh + pH kiểm tra lần + OD đo độ đục máy so màu thường đo vào các thứ 0; 6; 12; 18 + Độ đường: phân tích xác định hàm lượng đường vào các thứ 0; 6; 12; 18; 20; 24 đến kết thúc Xác định hàm lượng đường theo phương pháp Béctrăng Nguyên lý: Dùng Kaliferoxianua Kẽm axetat để tách đường khỏi mẫu Sau dùng dung dịch Feling để nhận biết có mặt đường, dùng sắt(III) sunfat để loại lượng đồng oxyt tạo thành, sau dùng dung dịch thuốc tím để xác định hàm lượng đường có 100ml dịch mẫu +Urê bổ sung vào các thứ 0; 6; 12 +Axít glutamic đo vào các thứ 6; 12; 16; 20; 24; 28; 30 kết thúc quá trình Qua số liệu theo dõi phân tích, biểu diễn thơng thường hàm lượng đường giảm dần, axít glutamic tăng dần Nhưng cá biệt có trường hợp lên men nửa chừng đường hao axít glutamic tạo khơng tăng, chí cịn giảm Trong trường hợp cần xác định rõ nguyên nhân cho xác quyết định biện pháp xử lý ngay, nếu chậm đường hao hết axít tạo các trước hao hết Nguyên nhân thông thường gây tượng dịch bị nhiễm trùng khơng khí, urê dầu mang vào, loại tạp khuẩn sống axít glutamic tồn với vi khuẩn lên men, hai loại không tiêu diệt lẫn Tuỳ tình hình cụ thể mà có hướng giải qút, nếu axít glutamic tạo với hàm lượng cao ngừng quá trình lên men, nếu lượng axít glutamic chưa đáng kể mà đường cịn cao gia nhiệt trùng lên men lại từ đầu 8.2.4 Công đoạn sau lên men Trong giai đoạn cần kiểm tra pH dịch sau lên men 5,5÷6 đạt Kiểm tra hàm lượng axít glutamic khoảng 18÷20g/l 8.2.5 Cơng đoạn tinh chế Đo nồng độ axit glutamic sau cô đặc khoảng 30%, pH=5,5 - SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông 73 Đo pH quá trình kết tinh Kiểm tra độ ẩm axit glutamic sau li tâm, sấy 8.3 Kiểm tra chất lượng sản phẩm Acid glutamic phải đảm bảo các chỉ tiêu hoá lý sau: - Với sản phẩm axít giá trị cảm quan tinh thể màu trắng sang, hạt - pH = 3,3 - Độ ẩm đạt 0,5 tốt SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông 74 CHƯƠNG 9: AN TỒN LAO ĐỘNG Việc đảm bảo an tồn lao động sản x́t đóng vai trị quan trọng, ảnh hưởng đến tiến trình sản x́t, śt nhà máy sức khẻo người lao động tuổi thọ máy móc, thiết bị Do cần phải quan tâm mức phổ biến rộng rãi cho cán công nhân viên nhà máy hiểu rõ mức độ quan trọng Nhà máy cần phải đề biện pháp phòng ngừa, đồng thời phải buộc tất cả người tuân theo qui định 9.1 Những nguyên nhân gây tai nạn - Các thiết bị bảo hộ khơng an tồn - Khơng thường xun kiểm tra thiết bị, máy móc để phát hư hỏng - Vận hành máy móc không qui định - Thiếu các bảng hướng dẫn sử dụng máy móc, thiết bị - Sự trang bị bố trí qui trình thiết bị khơng hợp lý - Ý thức chấp hành công nhân viên nhà máy chưa cao - Tổ chức lao động không chặt chẽ 9.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động - Phải có nội quy quy chế làm việc cụ thể cho từng phận, phân xưởng sản xuất - Máy móc thiết bị phải có bảng hướng dẫn vận hành sử dụng cụ thể - Bố trí lắp đặt thiết bị phù hợp với quá trình sản x́t Các loại thiết bị có động như: máy nghiền phải có che chắn cẩn thận - Các đường ống nhiệt phải có lớp bảo ơn, có áp kế - Phải kiểm tra lại các phận máy trước vận hành để xem có hư hỏng khơng, nếu có phải sửa chữa kịp thời - Kho xăng, dầu, nhiên liệu phải đặt xa nguồn nhiệt Trong kho phải trang bị bình CO2 chống cháy vịi nước để chữa lửa Ngăn chặn người vơ phận vào khu vực sản xuất kho hàng Cấm hút thuốc lá kho nơi dễ xảy cháy nổ nhà máy - Người công nhân vận hành máy phải thực chức phải chịu hồn tồn trách nhiệm nếu máy móc bị hư hỏng quy trình vận hành SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông 75 - Công nhân nhân viên phải thường xun học tập thực hành cơng tác phịng chống cháy nổ 9.3 Những yêu cầu cụ thể an tồn lao động Các phịng, phân xưởng sản x́t phải có đủ ánh sáng thích hợp với từng cơng việc Bố trí hệ thống đèn chiếu sáng đảm bảo khơng bị lấp bóng loá mắt Bố trí cửa phù hợp để tận dụng ánh sáng tự nhiên 9.3.1 Thơng gió Nhà sản x́t nhà làm việc phải thơng gió tốt Phân xưởng nấu thải nhiều nhiệt nên cần phải bố trí thêm quạt máy, tạo điều kiện thoải mái cho công nhân làm việc 9.3.2 An toàn điện - Hệ thống điện điều khiển phải tập trung vào bảng điện, phải có hệ thống chuông điện báo hệ thống đèn màu báo động - Trạm biến áp, máy phát phải có biến báo, bố trí xa nơi sản xuất - Các thiết bị điện phải che chắn, bảo hiểm - Trang bị bảo hộ lao động phải đầy đủ cho công nhân cơ, điện 9.3.3 An toàn sử dụng thiết bị - Thiết bị, máy móc phải sử dụng chức năng, công suất - Mỗi loại thiết bị phải có hồ sơ rõ ràng Sau ca làm việc phải có bàn giao máy móc, nêu rõ tình trạng để ca sau xử lý - Thường xuyên theo dõi chế độ làm việc máy móc thiết bị - Có chế độ vệ sinh, sát trùng, vơ dầu mỡ cho thiết bị kì hạn - Phát sửa chữa kịp thời có hư hỏng 9.3.4 Phòng chống ồn rung Việc phòng chống ồn rung đóng vai trị rất quan trọng nhà máy Nó ảnh hưởng đến hiệu suất máy móc, tuổi thọ cơng trình, tác động đến các quan thần kinh công nhân vận hành sinh nhức đầu, mệt mỏi Làm giảm khả lao động dễ gây tai nạn lao động Để hạn chế giảm đến mức thấp nhất tiếng ồn chống rung cần: - Lắp ráp thiết bị phải cân đối, các bulơng phải bắt chặt - Cần có thiết bị cách âm tốt nơi có độ ồn cao - Khi xử lý móng phân xưởng phải tính toán kỹ lưỡng SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xn Đơng 76 9.3.5 Phịng chống cháy nổ 9.3.5.1 Yêu cầu chung - Nguyên nhân xảy cháy nổ tiếp xúc với lửa, tác động các tia lửa điện, cạn nước lò các ống bị co giãn, cong lại gây cháy nổ - Đề phòng cháy nổ cần phải tuyệt đối tuân theo các thao tác thiết bị hướng dẫn - Không hút thuốc kho nguyên liệu, xăng dầu, gara ơtơ… - Có bể chứa nước chữa cháy, thiết bị chữa cháy - Thường xuyên tham gia hội thao phòng cháy chữa cháy 9.3.5.2 Yêu cầu thiết kế thi công - Tăng tiết diện ngang cấu trúc bề dày lớp bảo vệ cấu kiện bêtơng cốt thép - Bố trí khoảng các các khu nhà mặt cho hợp lý để thuận lợi phòng chữa cháy - Xung quanh nhà lạnh cần phải có đường ơtơ vào để phòng chữa cháy 9.3.5.3 Yêu cầu trang thiết bị - Đối với thiết bị dễ cháy nổ cần tuân thủ cách nghiêm ngặt qui định thao tác, sử dụng cần đặt cuối hướng gió 9.3.5 An tồn hố chất Các hoá chất phải đặt nơi quy định Khi sử dụng phải tuân theo quy định đề để tránh gây độc hại, ăn mòn hư hỏng thiết bị 9.3.6 Chống sét Để đảm bảo an tồn cho các cơng trình nhà máy, phải có cột thu lơi cho cơng trình vị trí cao 9.4 Vệ sinh xí nghiệp Vấn đề vệ sinh cơng nghiệp có ý nghĩa quan trọng nhà máy sản xuất acid glutamic Nếu tiêu chuẩn vệ sinh nhà máy không đảm bảo tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật gây bệnh phát triển, làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sức khoẻ người tiêu dùng công nhân 9.4.1 Vệ sinh cá nhân công nhân Vấn đề yêu cầu rất cao, đặc biệt công nhân trực tiếp làm việc các phân xưởng sản xuất chính: SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông 77 - Công nhân phải ăn mặc quần áo Khi vào sản xuất phải mặc đồng phục nhà máy, đội mũ, đeo khẩu trang, ủng mang găng tay - Không ăn uống khu vực sản xuất - Thực tốt chế độ khám sức khoẻ cho công nhân theo định kỳ tháng lần Không để người đau ốm vào khu vực sản xuất 9.4.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị Máy móc thiết bị trước bàn giao lại cho các ca sau phải vệ sinh Đối với thùng lên men sau giải phóng hết lượng dịch lên men, cần phải vệ sinh sát trùng kỹ để chuẩn bị lên men lượng dịch lên men tiếp theo 9.4.3 Vệ sinh xí nghiệp Trong các phân xưởng sản xuất, sau mẻ, ca cần phải làm vệ sinh khu làm việc Thường xuyên kiểm tra việc thực vệ sinh các phân xưởng 9.4.3 Xử lý nước thải Nước thải chứa nhiều tạp chất hữu nên vi sinh vật dễ phát triển gây ô nhiễm cho mơi trường sống người Vì vấn đề xử lý nước thải rất quan trọng nhà máy Để đảm bảo vệ sinh, đường ống dẫn nước thải thường chơn sâu đất rãnh có nắp đậy kín đảm bảo vấn đề tự chảy Khi nước thải không nối trực tiếp xuống cống mà phải qua phểu riêng nắp cống sau xử lí thải chung với đường nước thải thành phố, nếu khơng có phải qua xử lí tốt đổ sơng ngoài, hồ, ao… SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông 78 KẾT LUẬN Sau tháng nghiên cứu tài liệu, học hỏi, cố gắng với giúp đỡ tận tình giáo viên hướng dẫn TS Bùi Xn Đơng, đến tơi hồn thành tập đồ án tốt nghiệp với đề tài "Thiết kế nhà máy sản acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường ứng dụng vi khuẩn Corynebacterium glutamicum với suất 20 tấn nguyên liệu/ngày " rút số kết luận sau: - Đã chọn quy trình cơng nghệ với các công đoạn theo thứ tự sau: xử lí nguyên liệu, ly tâm, pha chế dịch lên men, trùng làm nguội, nhân giống – lên men, lọc tách sinh hối, cô đặc, tẩy màu, kết tinh, ly tâm lần 2, sấy bao gói bảo quản - Qua tình cân vật chất, tơi rút với 20 tấn nguyên liệu rỉ đường áp dụng quy trình cơng nghệ tạo khoảng tấn sản phẩm ngày sản xuất - Để sản xuất acid glutamic với suất 20 tấn nguyên liệu/ngày, sử dụng các thiết bị, thùng chứa hóa chất bán thành phẩm với các thông số kĩ thuật - Đã thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic với suất 20 tấn nguyên liệu/ngày có tổng mặt 9475 m2 gồm phân xưởng sản xuất với diện tích 1260 m2 các cơng trình hỗ trợ khác như: kho ngun liệu, kho thành phẩm, nhà hình chính, nhà sinh hoạt, xưởng điện, lò hơi, nhà xử lí nước thải, nhà để xe, nha phát điện, kho nhiên liệu bố trí hợp lí khu đất theo yêu cầu sản xuất Tuy nhiên thời gian có hạn, với hạn chế chun mơn kinh nghiệm thực tế bản thân nên tránh khỏi sai sót, điều kiện tiếp cận với thực tế chưa nhiều nên đồ án cịn nhiều thiếu sót Tơi rất mong nhận chỉ dẫn các thầy cô ý kiến đóng góp từ bạn bè để đồ án hoàn thiện Đà Nẵng, tháng 5/2017 Sinh viên thực Lê Anh Thắng SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt Đỗ Văn Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thao, Võ Thị Ngọc Tươi, Trần Xoa (2013), Cơ sở quá trình và thiết bị cơng nghệ hóa học - tập 2, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp Trương Thị Minh Hạnh (2004), Giáo trình sản xuất acid amin, ĐHBK Đà Nẵng Nguyễn Thị Hiền (2004), Cơng nghệ sản x́t mì và các sản phẩm lên men cổ truyền, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội Lê Văn Hoàng (2004), Các quá trình và thiết bị cơng nghệ sinh học công nghiệp, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội Lê Văn Nhương (2009), Cơ sở công nghệ sinh học, tập 4, NXB Giáo dục Việt Nam, Thừa Thiên Huế, 523 trang Trần Thế Truyền (1999), Cơ sở thiết kế nhà máy hóa chất, Khoa Hóa ĐHBK Đà Nẵng Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản (1992), Sổ tay quá trình và thiết bị cơng nghệ hóa chất và thực phẩm, Tập 1, NXB Đại học kỹ thuật Hà Nội Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khng, Phạm Xn Toản (1992), Sổ tay quá trình và thiết bị cơng nghệ hóa chất và thực phẩm, Tập 2, NXB Đại học kỹ thuật Hà Nội Tài liệu nước 9.Зайчик Ц.Р (2001) Технологическое оборудование винодельческих предприятий 2-е изд., перераб и дополн — М.: ДеЛи, 2001 — 522 с Tài liệu Internet 10 http//sontinh.quangngai.gov.vn, tra ngày 7/3/2017 11 http://thietbitraodoinhiet.net/Thiet-Bi-Trao-Doi-Nhiet-Dang-Tam-dung-trongcong-nghiep-thuc-pham-p93058.html, tra ngày 6/4/2017 12 http://www.ptmaycongnghiep.com/default.asp?prod=7&view=62, tra ngày 6/4/2017 13 https://www.alibaba.com/product-detail/PSD1250-Pocket-Top-Discharge-ScreenCentrifuges_60637197122.html?spm=a2700.7724838.0.0.MbaPSx&s=p, tra ngày 5/4/2017 14 http://images.google.com.vn/images?gbv=2&hl=vi&sa=1&q, tra ngày 5/4/2017 15 http://www.ttmindustry.vn/default.asp?prod=122&view=65, tra ngày 7/4/2017 SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông 80 16 http://sayde.org, tra ngày 7/4/2017 17 https://www.alibaba.com/product-detail/Vertical-Stainless-Steel-FermentationTank-Seed_1792090510.html?spm=a2700.7724838.0.0.oH96sl&s=p, tra ngày 5/3/2017 18 http://stykd8.wixsite.com/coryneforms-2, tra ngày 5/3/2017 19 http://vietnamboiler.com/pro.asp?pro=7&noi-hoi-dot-dau-dot-khi-hop-khoi-uot htm, tra ngày 23/4/2017 20 https://www.alibaba.com/product-detail/factory-supply-5000L-Stainless-Steel304_60613727953.html?spm=a2700.7724838.0.0.2Mtzd5, tra ngày 23/4/2017 SVTH: Lê Anh Thắng Hướng dẫn: TS Bùi Xuân Đông 81 .. .Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường ứng dụng vi khuẩn Corynebacterium Glutamicum suất 20 tấn nguyên liệu/ năm TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế nhà máy. .. nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường ứng dụng vi khuẩn Corynebacterium glutamicum suất 20 tấn nguyên liệu/ ngày Sinh vi? ?n: Lê Anh Thắng Số thẻ sinh vi? ?n: 107 1202 75 Lớp:... trường tận dụng các phế thải các ngành công nghiệp khác Từ luận giải trên, tiến hành thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường ứng dụng vi khuẩn Corynebacterium