Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với năng suất 1 tấn sản phẩmngày

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HĨA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CƠNG NGHỆ SINH HỌC ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ACID GLUTAMIC TỪ NGUYÊN LIỆU RỈ ĐƯỜNG VỚI NĂNG SUẤT TẤN SẢN PHẨM/NGÀY Người hướng dẫn: TS LÊ LÝ THÙY TRÂM Sinh viên thực hiện: HỒ THỊ BÌNH Số thẻ sinh viên: 107120242 Lớp: 12SH Đà Nẵng, 5/2017 i LỜI CẢM ƠN Trong suốt năm học trường Đại Học Bách Khoa – ĐH Đà Nẵng, em học hỏi tích lũy nhiều kiến thức quý giá, nhiều kinh nghiệm học tập hay hoạt động ngoại khóa…Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất thầy cô công tác trường này, thầy cô khoa Hóa, đặc biệt thầy mơn Công Nghệ Sinh Học dạy dỗ, bảo nhiệt tình giúp đỡ em quãng thời gian em ngồi ghế nhà trường Trong suốt trình em thực đề tài này, em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến cô giáo TS Lê Lý Thuỳ Trâm hướng dẫn tận tình, bảo em, cho em lời khuyên em vấp phải khó khăn hồn thành đề tài Con xin gửi lời cảm ơn đến ba mẹ, anh chị em nhà cố gắng tạo điều kiện thuận lợi, tốt động viên lúc khó khăn để hồn thành tốt tất việc suốt trình học tập Mình xin gửi lời cảm ơn đến tất bạn bè ln ủng hộ động viên Trong thời gian làm đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong thầy thông cảm bỏ qua cho em ii CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung đồ án không chép nội dung từ đồ án khác Đây thiết kế mẫu dựa vào điều kiện chung nhất, giả thiết chung, xây dựng bất kỳ địa phương hay địa điểm Các số liệu đồ án sử dụng trung thực, nguồn trích dẫn có thích rõ ràng, minh bạch, có tính kế thừa, phát triển từ tài liệu, tạp chí, cơng trình nghiên cứu cơng bố, website Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan Sinh viên thực iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii CAM ĐOAN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH ẢNH ix DANH MỤC BẢNG BIỂU x DANH SÁCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT xi LỜI MỞ ĐẦU Chương LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Đặc điểm thiên 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 thị trường tiêu thụ 1.9 Nguồn tiêu thụ sản phẩm Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu acid glutamic 2.1.1 Lịch sử phát 2.1.2 Khái niệm .5 2.1.3 Vai trò acid glutamic .6 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hình thành acid glutamic sản xuất công nghiệp 2.2.1 Nguồn Cacbon: 2.2.2 Nguồn nitơ: 2.2.3 Nguồn muối vô khác: .8 2.2.4 Nguồn chất điều hoà sinh trưởng 2.2.5 Ảnh hưởng pH 2.2.6 Ảnh hưởng nhiệt độ 2.2.7 Ảnh hưởng cung cấp oxy khuấy trộn 2.3 Nguyên liệu sản xuất acid glutamic 2.3.1 Rỉ đường iv 2.4 Các phương pháp sản xuất acid glutamic 11 2.4.1 Các phương pháp sản xuất acid amin 11 2.4.2 Phương pháp sản xuất acid glutamic 12 2.4.3 Sản xuất acid glutamic phương pháp lên men 12 2.5 Tình hình nghiên cứu acid glutamic ngồi nước 16 2.5.1 Tình hình nước 16 2.5.2 Tình hình giới 16 Chương CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 18 3.1 Chọn phương pháp sản xuất 18 3.2 Chọn chủng vi sinh vật 18 3.3 Quy trình sản xuất acid glutamic 19 3.4 Thuyết minh quy trình 22 3.4.1 Nguyên liệu rỉ đường 22 3.4.1 Xử lý nguyên liệu rỉ đường .22 3.4.2.Ly tâm 23 3.4.3 Pha chế dịch lên men 23 3.4.4 Khử trùng làm nguội .23 3.4.5 Giống vi sinh vật .23 3.4.6 Lên men .25 3.4.7 Lọc tách sinh khối .26 3.4.8 Cô đặc 26 3.4.9 Tẩy màu .26 3.4.10 Acid hoá kết tinh 26 3.4.11 Ly tâm 27 3.4.12 Lọc 27 3.4.13 Sấy 27 3.4.14 Làm nguội 27 3.4.15 Phân loại 27 3.4.16 Bao gói .28 Chương TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 29 4.1 Kế hoạch sản xuất nhà máy năm 29 4.2 Cân vật liệu 30 4.2.1 Đóng gói, bảo quản 30 4.2.2 Làm nguội, phân loại 30 4.2.3 Sấy .30 4.2.4 Lọc tinh thể 31 4.2.5 Ly tâm 31 4.2.6 Acid hoá kết tinh 31 v 4.2.7 Tẩy màu .32 4.2.8 Cô đặc chân không 32 4.2.9 Lọc tách sinh khối .33 4.2.10 Lên men 33 4.2.11 Tiệt trùng làm nguội 34 4.2.12 Pha chế dịch lên men .34 4.2.13 Dịch rỉ đường pha loãng lần hai 34 4.2.14 Ly tâm dịch đường 34 4.2.15 Xử lý rỉ đường 35 4.3 Tổng kết 35 Chương TÍNH TOÁN THIẾT BỊ 37 5.1 Thùng chứa rỉ đường 37 5.2 Thiết bị pha chế sơ 38 5.3 Thiết bị thuỷ phân đường 39 5.4 Thiết bị ly tâm rỉ đường 39 5.5 Thiết bị pha loãng rỉ đường lần 40 5.6 Thùng pha chế dịch lên men 41 5.7 Thiết bị tiệt trùng làm nguội 42 5.8 Thùng chứa sau tiệt trùng 43 5.9 Thiết bị lên men 44 5.10 Thùng chứa dịch acid glutamic sau lên men 45 5.11 Lọc ép khung 45 5.12 Thùng chứa dịch acid glutamic 46 5.13 Thiết bị cô đặc 47 5.14 Thiết bị tẩy màu 48 5.15 Thiết bị kết tinh 49 5.16 Thiết bị ly tâm 49 5.17 Thiết bị lọc 50 5.18 Thiết bị sấy 51 5.19 Sàng phân loại sản phẩm 52 5.20 Thiết bị đóng gói 52 5.21 Thiết bị vận chuyển 53 5.21.1 Băng tải 53 5.21.2 Gàu tải vận chuyển acid glutamic thành phẩm 53 vi 5.21.3 Chọn bơm 54 5.22 Bunke chứa acid glutamic thành phẩm 55 5.23 Thùng chứa acid 56 5.23.1 Thùng chứa acid H2SO4 56 5.23.2 Thùng chứa acid HCl .57 5.24 Thiết bị nhân giống cấp 57 5.25 Thiết bị nhân giống cấp 57 5.26.Thiết bị nhân giống cấp 58 Chương TÍNH TỔ CHỨC .60 6.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy 60 6.2 Tổ chức lao động nhà máy 60 6.2.1 Chế độ làm việc 60 6.2.2 Tính nhân lực lao động 60 Chương TÍNH XÂY DỰNG 63 7.1 Các cơng trình xây dựng nhà máy 63 7.1.1 Phân xưởng sản xuất 63 7.1.2 Kho chứa nguyên vật liệu 63 7.1.3 Kho thành phẩm 64 7.1.4 Nhà hành .64 7.1.5 Xưởng điện 65 7.1.6 Lị hơi, khí nén 65 7.1.7 Trạm biến áp 65 7.1.8 Máy phát điện dự phòng .65 7.1.9 Khu xử lý nước thải 65 7.1.10 Khu xử lý nước 65 7.1.11 Đài nước .65 7.1.12 Nhà sinh hoạt 66 7.1.13 Nhà để xe máy xe đạp 66 7.1.14 Gara ôtô 66 7.1.15 Phòng bảo vệ 66 7.1.16 Nhà ăn 66 7.1.17 Kho nhiên liệu 66 7.1.18 Khu đất mở rộng 66 7.2 Qui cách xây dựng nhà máy 66 Chương TÍNH HƠI - NƯỚC 69 8.1.Tính 69 8.1.1 Sấy acid glutamic 69 vii 8.1.2 Tính tốn trạng thái khơng khí vật liệu sấy .69 8.1.3 Công đoạn tiệt trùng .73 8.1.4 Công đoạn tiệt trùng nồi lên men 76 8.1.5 Tính nhiệt xử lý rỉ đường .76 8.1.6 Lượng cần cung cấp cho nhà máy 1h 78 8.1.7 Lượng để vệ sinh, tổn thất vào mục đích khác .78 8.1.8 Tính chọn nồi 78 8.2 Tính nước 79 Chương 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM .80 9.1 Kiểm tra đầu vào nguyên liệu rỉ đường 80 9.2 Kiểm tra công đoạn sản xuất 80 9.2.1 Xử lý nguyên liệu 80 9.2.2 Pha chế dịch lên men 80 9.2.3 Lên men 80 9.2.4 Công đoạn sau lên men 81 9.3 Kiểm tra chất lượng sản phẩm 81 Chương 10: AN TOÀN LAO ĐỘNG 82 10.1 Những nguyên nhân gây tai nạn 82 10.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động 82 10.3 Những yêu cầu cụ thể an toàn lao động 82 10.3.1 Thơng gió .83 10.3.2 An toàn điện 83 10.3.3 An toàn sử dụng thiết bị .83 10.3.4 Phòng chống ồn rung .83 10.3.5 Phòng chống cháy nổ .83 10.3.6 An toàn hoá chất 84 10.4 Vệ sinh xí nghiệp 84 10.4.1 Vệ sinh cá nhân công nhân .84 10.4.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị 84 10.4.3 Vệ sinh xí nghiệp .85 KẾT LUẬN 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 WEB 88 TÀI LIỆU NƯỚC NGOÀI 88 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bản đồ vị trí xây dựng Hình 2.1 Cấu trúc phân tử acid glutamic Hình 2.2 Hình ảnh sản phẩm acid glutamic Hình 2.3 Rỉ đường 10 Hình 2.4 Corynebacterium glutamicum 13 Hình 2.5 Con đường sinh tổng hợp thừa acid glutamic 14 Hình 5.1 Thùng chứa rỉ đường 38 Hình 5.2 Thiết bị pha loãng sơ 38 Hình 5.3 Thiết bị xử lý rỉ đường 39 Hình 5.4 Thiết bị ly tâm nằm ngang 40 Hình 5.5 Thiết bị pha loãng 41 Hình 5.6 Thiết bị pha chế dịch lên men 41 Hình 5.7 Thiết bị trao đổi nhiệt 43 Hình 5.8 Thùng chứa sau tiệt trùng 43 Hình 5.9 Thiết bị lên men 44 Hình 5.10 Thùng chứa sau dịch lên men 45 Hình 5.11 Thiết bị lọc ép khung 46 Hình 5.12 Thùng chứa dịch sau lọc 47 Hình 5.13 Thiết bị cô đặc chân không 48 Hình 5.14 Thiết bị tẩy màu 49 Hình 5.15 Thiết bị kết tinh 49 Hình 5.16 Máy ly tâm 50 Hình 5.17 Sơ đồ thiết bị lọc băng tải 51 Hình 5.18 Sơ đồ sấy băng tải 52 Hình 5.19 Sơ đồ máy đóng gói 53 Hình 5.20 Bunke chứa thành phẩm 55 Hình 5.21 Thiết bị lên men 10L 57 ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 4.1 Biểu đồ sản xuất nhà máy 29 Bảng 4.2 Bảng tổng kết tổn hao từng công đoạn 29 Bảng 4.3 Tổng kết nguyên liệu 35 Bảng 5.1 Bảng thống kê thiết bị cần sử dụng 37 Bảng 5.2 Đặc tính kỹ thuật máy 352K-3 40 Bảng 5.3 Đặc tính kỹ thuật thiết bị Alpha- laval 42 Bảng 5.4 Thông số kỹ thuật thiết bị lọc ép khung 46 Bảng 5.5 Thông số kỹ thuật thiết bị cô đặc 48 Bảng 5.6 Thông số kỹ thuật thiết bị ly tâm 50 Bảng 5.7 Thông số kỹ thuật thiết bị lọc băng tải 51 Bảng 5.8 Thông số kỹ thuật thiết bị sấy 51 Bảng 5.9 Thơng số kỹ thuật thiết bị đóng gói 53 Bảng 5.10 Bảng thiết bị có sử dụng bơm 54 Bảng 5.11 Tổng kết thiết bị qua công đoạn 58 Bảng 6.1 Bảng số liệu lao động gián tiếp 61 Bảng 6.2 Bảng số liệu lao động trực tiếp 61 Bảng 7.1 Tổng kết cơng trình xây dựng nhà máy 67 Bảng 8.1 Thống kê lượng nước sử dụng 79 x Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày Nhiệt lượng tiêu tốn trình nâng nhiệt: Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Q1 : Nhiệt lượng đun nóng thiết bị Q2 : Nhiệt lượng đun nóng mơi trường ni cấy Q : Nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh Q4 : Nhiệt lượng nước bay a Nhiệt lượng đun nóng thiết bị Q1 = G1  C1  (t c − t1 )  n Trong đó: G1: Khối lượng thiết bị, G1 = 1140 (kg) tc : Nhiệt độ cuối nâng nhiệt lấy nhiệt độ tiệt trùng: 110oC t1 : Nhiệt độ ban đầu thiết bị lấy nhiệt độ môi trường: 26oC C1 : Nhiệt dung riêng thép : 0,5 (kJ/kgđộ) n : Số lượng thiết bị tiệt trùng Q1 = 1140  0,5  (110 − 26)  = 47880 (kJ) b Nhiệt lượng đun nóng mơi trường ni cấy Q2 = G2  C  (t c − t1 ) G2: Khối lượng môi trường nuôi cấy,G2 = 8493,54 (kg) t = 260C C2 = 0,773 (kJ/kgđộ) Q2 = 8493,54  0,773  (110 − 26) = 551502 (kJ) Vậy c Nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh Q3 = F  T1    (ttb − t1 ) , (kJ) F : Diện tích tồn phần thiết bị, F = 22,6 m2 T1 : Thời gian nâng nhiệt,T1 = 10 phút t1 : Nhiệt độ môi trường, t1=260C Nhiệt độ tiệt trùng 1100C ttb : Nhiệt độ trung bình vỏ ngồi thiết bị t tb = 110 + 26 = 68 C  : Hệ số toả nhiệt môi trường xung quanh  = 9,3  0,058(t tb − t1 ) , W/m2 độ, [9 ,tr 41]  = 9,3  0,058  (68 − 26) = 26,65 ( W/m2 độ) Q3 = 22,6  0,16  26,65  (68 − 26) = 4047,38 (kJ) Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 74 Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày d Tổng chi phí cho q trình nâng nhiệt Q = Q1 + Q2 + Q3 Q = 47880 + 551502 + 4047,38 = 603429,38 (kJ) D1 = Q ihn − inn ihn : Hàm nhiệt nước nhiệt độ đốt inn : Hàm nhiệt nước ngưng Tra bảng (I.250) [11, tr 312] Ở 1100C ihn = 643,3 (kcal/kgđộ) inn = 110,1 (kcal/kgđộ) D1 = 603429,38 = 1131,71(kg) 643,3 − 110,1 e Cường độ tiêu tốn nước giai đoạn nâng nhiệt Dh1 = D1 T1 T1 : Thời gian nâng nhiệt,T1= 0,25 (h) 1131,71 Dh1 = = 4526,84 (kg/h) 0,25 8.1.3.2 Giai đoạn giữ nhiệt Trong q trình giữ nhiệt,nhiệt độ khơng thay đổi,chi phí nhiệt lượng cần thiết để bù đắp tổn thất môi trường xung quanh a Lượng nhiệt tổn thất môi trường xung quanh Q4 = F  T2    (ttb − t1 ) (kJ) F : Diện tích nồi tiệt trùng, F = 22,6 (m2) T2 : Thời gian giữ nhiệt, T2 = 30 (phút) = 0,5 (giờ) t1 : Nhiệt độ môi trường, t1=260C Nhiệt độ tiệt trùng 1100C ttb : Nhiệt độ trung bình vỏ thiết bị t tb = 110 + 26 = 68 C  : Hệ số toả nhiệt môi trường xung quanh  = 9,3  0,058(t tb − t1 ) , W/m2 độ, [12 ,tr 41]  = 9,3  0,058  (68 − 26) = 26,65 ( W/m2 độ) Q4 = 22,6  0,5  26,65  (68 − 26) = 12648,09 (kJ) Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 75 Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày b Nhiệt lượng nước ngưng mang Q6 = Dnn  C nn  t nn Dnn : Lượng nước ngưng Cnn : Nhiệt dung riêng nước ngưng 110oC áp suất at Tra bảng (I.149) [7,tr 168] Cnn = 0,505 (kcal/kg độ) Hay Cnn = 2,114 (kJ/kg độ) tnn : Nhiệt độ nước ngưng , coi nhiệt độ nước ngưng nhiệt độ đốt, tnn=1100C Q5 = 719,56  2,114 110 = 167326,48 (kJ) c Tổng chi phí cho q trình giữ nhiệt Q1 = Q4 + Q5 = 12648,09 + 167326,48 = 179974,57 (kJ) D2 = Q1 ihn − inn ihn : Hàm nhiệt nước nhiệt độ đốt inn : Hàm nhiệt nước ngưng Tra bảng (I.250) [12 ,tr 312] Ở 110oC ihn = 643,3(kcal/kgđộ) inn = 110,1 (kcal/kgđộ) 179974,57 D2 = = 337,53 (kg) 643,3 − 110,1 d Cường độ tiêu tốn nước giai đoạn giữ nhiệt Dh = D2 T2 T1 : Thời gian nâng nhiệt,T1= 0,5 (h) 337,53 Dh = = 675,07 (kg/h) 0,5 8.1.3.3 Tổng chi phí cho trình tiệt trùng D = D1 + D = 221,99 + 337,53 = 559,52 (kg/h ) 8.1.4 Công đoạn tiệt trùng nồi lên men Giả sử dung cho trình tiệt trùng nồi 60 (kg/h) 8.1.5 Tính nhiệt xử lý rỉ đường 8.1.5.1 Lượng nhiệt đun dịch rỉ đường từ 260C lên 850C Q1 = G  C  (t − t1 ) Trong đó: Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 76 Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày G : Khối lượng dịch, G = 5792,4 (kg) t2 : Nhiệt độ cuối nâng nhiệt lấy nhiệt độ thuỷ phân :85oC t1 : Nhiệt độ ban đầu thiết bị lấy nhiệt độ môi trường : 26oC C : Nhiệt dung riêng dịch rỉ đường C = Chtx + 4186(1-x) (J/kgđộ) x : Nồng độ chất hoà tan Cht: Nhiệt dung riêng chất hoà tan khan Cht = 0,299 (kcal/kgđộ) [9, tr182] C = 0,299  0,62  4180 + 4186(1 − 0,62) = 2365,57(J/kgđộ) = 2,36(kJ/kgđộ) Q1 = 5792,4  2,36  (85 − 26) = 806533,7 (kJ) 8.1.5.2 Lượng nhiệt giữ dịch thuỷ phân 850C 6h Q2 = F  T    (t − t kk ) (kJ) F : Diện tích nồi tiệt trùng, F = R =  3,14  1,2 = 18,08 (m2) T : Thời gian giữ nhiệt, T = (giờ) tkk : Nhiệt độ môi trường, tkk=260C Nhiệt độ xử lý 850C ttb : Nhiệt độ trung bình vỏ thiết bị t tb = 85 + 26 = 55,5 C  : Hệ số toả nhiệt môi trường xung quanh  = 9,3  0,058(t tb − t1 ) , W/m2 độ, [10 ,tr 41]  = 9,3  0,058  (55,5 − 26) = 15,9 ( W/m2 độ) Q2 = 18,08   15,9  (55,5 − 26)  = 356177,8 (kJ) 8.1.5.3 Lượng nhiệt đun nóng thiết bị Nhiệt đun nóng thiết bị Q3 = G  C  (t − t1 ) Trong đó: G : Khối lượng thiết bị t2 : Nhiệt độ cuối nâng nhiệt lấy nhiệt độ xử lý: 60oC t1 : Nhiệt độ ban đầu thiết bị lấy nhiệt độ môi trường: 26oC C : Nhiệt dung riêng thép : 0,5(kJ/kgđộ) G = F    Trong đó: F: Diện tích thiết bị, F = 18,08 (m2) Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 77 Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày  : Bề dày vỏ thép,  = 0,004 (m)  : Khối lượng riêng thép,  = 7850 (kg/m3) Q3 = 18,08  0,004  7850  0,5(60 − 26) = 9651,10 (kJ) Tổng lượng nhiệt thuỷ phân rỉ đường là: Q = Q1 + Q2 + Q3 = 20221,28 + 986471,92 + 9651,10 = 1016344,3 (kJ) 8.1.5.4 Chi phí cho xử lý dịch rỉ đường D = Q ihn − inn ihn: Hàm nhiệt nước nhiệt độ đốt inn: Hàm nhiệt nước ngưng Tra bảng (I.250) [12,tr 312] Ở 60oC ihn = 622,5 (kcal/kgđộ) inn = 60 (kcal/kgđộ) D= 1016344,3 = 1806,83 (kg) 622,5 − 60 Cường độ tiêu tốn là: 1806,83 = 225,8 (kg/h) 8.1.6 Lượng cần cung cấp cho nhà máy 1h D = 262,6 + 559,52 + 225,8 +60 = 1107,92 (kg/h) 8.1.7 Lượng để vệ sinh, tởn thất vào mục đích khác Lượng 10% tổng lượng cung cấp cho sản xuất 1107,92× 0,1 = 110,792 (kg/h) 8.1.8 Tính chọn nồi Tổng lượng 1107,92 + 110,792 = 1218,712 Lượng thực tế cần dùng Dtt = D  Với ŋ hệ số tổn thất nhiệt, mát đường ống thiết bị phụ tải, tổn thất trở lực đường ống hiệu suất lò Chọn ŋ = 0,85 Dtt = 1218,712 = 1433,78(kg/h) 0,85 Chọn lò B8/40 Liên Xô với thông số kỹ thuật sau: - Năng suất hơi: 1000 ÷ 1500 (kg hơi/h) Áp suất cực đại: 10 ( kg/cm2) Thể tích lị: 20 m3 Lượng nước dùng cho lị: 5,8 m3 Kích thước lị: (4300×3570×3950)mm Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 78 Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày - Số lượng: 8.2 Tính nước Nước nhà máy dùng cho nhiều mục đích khác nhau, tùy thuộc vào tính chất từng cơng đoạn mà chất lượng nước số lượng nước cần dùng khác Trong nhà máy sản suất axit glutamic chủ yếu dùng hai loại nước, nước máy nước cất nước khử ion Nước máy dùng sinh hoạt, cung cấp cho lò hơi, làm mát thiết bị, rửa dụng cụ,…; nước cất dùng q trình sản xuất, như: pha mơi trường, sử dụng phịng thí nghiệm,… Nước u cầu phải qua xử lý để đảm bảo tiêu chất lượng sản suất Giả sử lượng nước sử dụng cho công đoạn trình hoạt động nhà máy là: Bảng 8.1 Thống kê lượng nước sử dụng STT Tên hạng mục Chuẩn bị môi trường lên men 35 Các trình sản xuất khác 20 Vệ sinh thiết bị 10 Sinh hoạt 10 Tổng cộng 75 Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Lượng nước sử dụng (m3/ngày) Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 79 Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày Chương 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM Kiểm tra sản xuất, chất lượng sản phẩm vấn đề hàng đầu 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 9.1 Kiểm tra đầu vào nguyên liệu rỉ đường Đối với rỉ đường phải đảm bảo cảm quang dịch rỉ có màu nâu sáng khơng có mặt khuẩn lạc nấm mốc Có thể pha lỗng soi kính hiển vi để đảm bảo mật độ vi sinh vật khơng q triệu vi sinh vật gam rỉ 9.2 Kiểm tra công đoạn sản xuất 9.2.1 Xử lý nguyên liệu Trong trình xử lý rỉ đường cần thường xuyên kiểm tra nhiệt độ, pH đảm bảo thích hợp axit môi trường 9.2.2 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 trình sau trùng đem lên men 9.2.3 Lên men Đây giai đoạn qua trọng trình sản xuất nhà máy cần kiểm tra thường xuyên nghiêm ngặt Để đảm bảo trình lên men đạt hiệu cao phải ý khống chế 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 + 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 Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 80 Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày * Các chế độ kiểm tra cần thiết giai đoạn này: + Nhiệt độ, lượng khơng khí, áp suất phải kiểm tra thường xuyên có chiều hướng thay đổi phải chỉnh + pH kiểm tra lần + Độ đường: phân tích xác định hàm lượng đường vào 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 thứ 0; 6; 12 + Axít glutamic đo vào thứ 6; 12; 16; 20; 24; 28; 30 kết thúc 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 định biện pháp xử lý ngay, chậm đường hao hết axít tạo 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 khơng tiêu diệt lẫn Tuỳ tình hình cụ thể mà có hướng giải quyết, axít glutamic tạo với hàm lượng cao ngừng q trình lên men, lượng axít glutamic chưa đáng kể mà đường cịn cao gia nhiệt tiệt trùng lên men lại từ đầu 9.2.4 Công đoạn sau lên men Trong giai đoạn cần kiểm tra pH dịch sau lên men để đảm bảo pH 5,5÷6 đạt Kiểm tra hàm lượng axít glutamic khoảng 18÷20g/l 9.3 Kiểm tra chất lượng sản phẩm Axit glutamic phải đảm bảo tiêu hoá lý sau: - Với sản phẩm axít giá trị cảm quan tinh thể màu trắng sáng hạt - pH = 3,3 - Độ ẩm đạt 0,5 tốt Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 81 Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày Chương 10: AN TỒN LAO ĐỘNG Việc đảm bảo an tồn lao động sản xuất đóng vai trị quan trọng, ảnh hưởng đến tiến trình sản xuất, suất 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 người tuân theo qui định 10.1 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 khơng qui định + Thiếu 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 10.2 Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động - Công tác tổ chức quản lý nhà máy: 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 trình sản xuất 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 phận máy trước vận hành để xem có hư hỏng khơng, 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 vô phận vào khu vực sản xuất kho hàng Cấm hút thuốc kho nơi dễ xảy cháy nổ nhà máy - Người công nhân vận hành máy phải thực chức phải chịu hồn tồn trách nhiệm máy móc bị hư hỏng quy trình vận hành - Công nhân nhân viên phải thường xuyên học tập thực hành cơng tác phịng chống cháy nổ 10.3 Những yêu cầu cụ thể an toàn lao động Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 82 Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày Đảm bảo ánh sáng làm việc Các phòng, phân xưởng sản xuất phải có đủ ánh sáng thích hợp với từng cơng việc Bố trí hệ thống đèn chiếu sáng đảm bảo khơng bị lấp bóng lố mắt Bố trí cửa phù hợp để tận dụng ánh sáng tự nhiên 10.3.1 Thơng gió Nhà sản xuất 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 10.3.2 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 10.3.3 An toàn sử dụng thiết bị - Thiết bị, máy móc phải sử dụng chức năng, cơng 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, vô dầu mỡ cho thiết bị kì hạn - Phát sửa chữa kịp thời có hư hỏng 10.3.4 Phịng chống ồn rung Việc phòng chống ồn rung đóng vai trị quan trọng nhà máy Nó ảnh hưởng đến hiệu suất máy móc, tuổi thọ cơng trình, tác động đến 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 tiếng ồn chống rung cần: - Lắp ráp thiết bị phải cân đối, bulơng phải bắt chặt - Cần có thiết bị cách âm tốt nơi có độ ồn cao - Khi xử lý móng phân xưởng phải tính tốn kỹ lưỡng 10.3.5 Phịng chống cháy nở 10.3.5.1 u cầu chung - Nguyên nhân xảy cháy nổ tiếp xúc với lửa, tác động tia lửa điện, cạn nước lò ống bị co giãn, cong lại gây cháy nổ Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 83 Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày - Đề phòng cháy nổ cần phải tuyệt đối tuân theo thao tác thiết bị hướng dẫn - Không hút thuốc kho ngun 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 10.3.5.2 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 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 10.3.5.3 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 10.3.6 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 10.3.7 Chống sét Để đảm bảo an toàn cho cơng trình nhà máy, phải có cột thu lơi cho cơng trình vị trí cao 10.4 Vệ sinh xí nghiệp Vấn đề vệ sinh cơng nghiệp có ý nghĩa cực kỳ quan trọng nhà máy sản xuất axit 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 10.4.1 Vệ sinh cá nhân công nhân Vấn đề yêu cầu cao, đặc biệt công nhân trực tiếp làm việc phân xưởng sản xuất - Công nhân phải ăn mặc quần áo Khi vào sản xuất phải mặc đồng phục nhà máy, đội mũ, đeo 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 10.4.2 Vệ sinh máy móc, thiết bị Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 84 Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày Máy móc thiết bị trước bàn giao lại cho 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 10.4.3 Vệ sinh xí nghiệp Trong phân xưởng sản xuất, sau mẻ, ca cần phải làm vệ sinh khu làm việc Thường xuyên kiểm tra việc thực vệ sinh phân xưởng 10.4.3 Xử lý nước thải Nước thải chứa nhiều tạp chất hữu nên vi sinh vật dễ phát triển gây ô nhiễm cho môi trường sống người Vì vấn đề xử lý nước thải quan trọng nhà máy Để đảm bảo vệ sinh, đường ống dẫn nước thải thường chôn 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, khơng có phải qua xử lí tốt đổ sơng ngồi, hồ, ao… Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 85 Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày KẾT LUẬN Sau hồn thành thiết kế đồ án trên, tơi rút kết luận sau Để thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ ngày, ta cần có khoảng rỉ đường / ngày cần 106 người ngày sản xuất bao gồm lao động trực tiếp lao động gián tiếp Mặt phân xưởng sản xuất có diện tích 42×30×7,2, có 31 thiết bị lối cho cơng nhân Diện tích đất xây dựng nhà máy 3060 m2, diện tích khu đất 8742 m2, có hệ số sử dụng 0,65 Nhà máy làm việc ca/ngày, ca 8h, riêng phân xưởng xử lý nguyên liệu làm ca /ngày với ca 12h phân xưởng thành phẩm làm ca/ngày với ca 8h Một ngày nhà máy sản xuất 2000 gói sản phẩm, trọng lượng gói 500g Q trình sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường trình lên men gián đoạn có bổ sung chất Sử dụng thiết bị lên men chìm, hiếu khí nên phải giám sát chặt chẽ chế độ sưục khí, sản phẩm thu tiết tế bào Sử dụng chủng vi sinh vật Corynebacterium glutamicum, nhiệt độ lên men 280C, pH =6,8 Qua tháng nhận đề tài hướng dẫn tận tình giáo Lê Lý Thùy Trâm với nỗ lực thân, tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp Việc thiết kế nhà máy sản xuất bột góp phần thúc đẩy kinh tế đất nước nói chung khu vực miền trung nói riêng , tận dụng nguồn nguyên liệu có sẵn nước Qua đồ án giúp nắm bắt kiến thức bổ ích kỹ thuật sản xuất Đồng thời giúp tơi kiểm tra lại kiến thức học suốt năm học đại học Mặc dù tơi có nhiều cố gắng cơng việc, với thời gian có hạn với hạn chế kiến thức chuyên môn kinh nghiệm thực tiễn thân nên sai sót điều tránh khỏi.Tôi mong nhận ý kiến đóng góp chân thành thầy bạn bè để nâng cao kiến thức, kinh nghiệm nhằm phục vụ công tác sau Tuy nhiên với thời gian thiết kế hạn hẹp tài liệu nước cịn ít, với hạn hẹp chun mơn kinh nghiệm thực tiễn nên tập đồ án khơng tránh khỏi sai sót, kính mong q thầy bạn đóng góp ý kiến để tập đồ án ngày hoàn chỉnh Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 86 Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đức Lượng (2002), Công nghệ vi sinh- tập 2- vi sinh vật học công nghiệp, NXB Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Thị Hiền, Nguyễn Đức Lượng, Giang Thế Bính (2006), Cơng nghệ sản xuất mì sản phấm lên men cố truyền, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội [3] Trương Thị Minh Hạnh (2004), Giáo trình sản xuấtaxít amin, ĐHBK Đà Nẵng [4] Trần Thế Truyền (1999), Cơ sở thiết kế nhà máy hóa chất, Khoa Hóa ĐHBK Đà Nẵng [5] Lê Văn Hồng, Các q trình thiết bị cơng nghệ sinh học công nghiệp, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà Nội [6] Đỗ Văn Đài, Nguyễn Trọng Khuông, Trần Quang Thao, Võ Thị Ngọc Tươi, Trần Xoa,Cơ sở q trình thiết bị cơng nghệ hóa học, tập 2, NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp [7] Trần Minh Tâm (1995), Công nghệ vi sinh ứng dụng, NXB Nông Nghiệp [8].Đồng Thị Thanh Thu (2000), Sinh hố ứng dụng, NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh [9] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản (1992), Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, Tập 1, NXB Đại học kỹ thuật Hà Nội [10] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản (1992), Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, Tập 2, NXB Đại học kỹ thuật Hà Nội [11] Trần Xuân Ngạch, Phan Bích Ngọc, Bài giảng mơn học cơng nghệ lên men, ĐHBK Đà Nẵng [12] Nguyễn Đức Lượng (2002), Vi sinh vật công nghiệp, NXB Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 87 Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày WEB [13].http://www.quangngai.gov.vn/vi/bqlkcn/Pages/qnp-intro-quyhoachchitietqnpstatic-16-qnpdyn-0-qnpsite-1.html, tra ngày 20/2/2017 [14].http://ipc.quangngai.gov.vn/Default.aspx?tabid=ecb1d152-6f6e-4b118747-9b6ed18d18f7&mid=fe4a1104-01b3-4726-8b95-72f202591008&item, tra ngày 20/2/2017 [15].http://www.quangngai.gov.vn/userfiles/file/dudiachiquangngai/PHANI/CH UONG_IV/PI-CIV-I.htm, tra ngày 20/2/2017 [16].https://muabannhanh.com/thiet-bi-loc-khung-ban-may-loc-can-may-locruou-may-ep-hoa-qua-thiet-bi-loc-can-ruou-nuoc-tuong-nuoc-mam-id-14e30000, tra ngày 8/3/2017 [17].http://ttmindustry.vn/default.asp?prod=7&view=81, tra ngày 20/3/2017 [18] http//:semvn.net, tra ngày 10/4/2017 [19] http//:.hiendaihoa.com, tra ngày 29/3/2017 [20] http//:chinatianli.com, tra ngày 21/3/2017 [21] http//:ttmindustry.com ,tra ngày 10/3/2017 [22] http//:alibaba.com, tra ngày 2/4/2017 TÀI LIỆU NƯỚC NGOÀI [23] В.Д Лунев, Аппаратурное оформление процессов выделения твердой фазы из растворов [24] Rajaram Shyamkumar, Innasi Muthu Ganesh Moorthy, Karuppiah Ponmurugan, and Rajoo Baskar, Production of L-glutamic Acid with Corynebacterium glutamicum (NCIM 2168) and Pseudomonas reptilivora (NCIM 2598): A Study on Immobilization and Reusability, Avicenna Journal of Medical Biotechnology, Vol 6, No 3, July-September 2014 Sinh viên thực hiện: Hồ Thị Bình Giáo viên hướng dẫn: TS.Lê Lý Thuỳ Trâm 88 ... sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày Lượng rỉ đường 5763,44 19 21, 15 240 ,14 28,96 9,65 1, 21 5734,5 19 11, 5 238,94 Lượng dịch đường đem pha loãng 3423,5 11 41, 2 14 2,64... máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày 12 Lọc rửa 0,5% 13 Sấy 14 Làm nguội, phân loại 0,5% 15 Đóng gói, bảo quản 0,5% 1% 4.2 Cân vật liệu Nhà máy sản xuất acid. .. Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic từ nguyên liệu rỉ đường với suất sản phẩm/ngày Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2 .1 Giới thiệu acid glutamic 2 .1. 1 Lịch sử phát Lịch sử acid glutamic có 10 0 năm