Quy trình sản xuất axit glutamic từ tinh bột sắn bằng phương pháp lên men

MỤC LỤC

Nhiệt độ

Chất kích thích sinh trưởng

CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Chọn phương pháp sản xuất [5]

    Sản xuất axit glutamic bằng phương pháp lên men người ta sử dụng 2 phương pháp là lên men 2 giai đoạn (gián đoạn) và lên men 1 giai đoạn (trực tiếp). Giai đoạn chuyển từ α_Ketoglutaric thành axit glutamic có thể sử dụng nhiều chủng khác nhau như Pseudomonas, Xantonomas, Ervinia, Bacillus, Micrococus. Nhược điểm của phương pháp này là dùng quá nhiều enzyme và axit amin làm nguồn amin cho phản ứng dây chuyền nên ít được dùng trong công nghiệp.

    Nguyên tắc của phương pháp này là sản xuất axit glutamic ngay trong dịch nuôi cấy bằng một loại vi sinh vật duy nhất. Từ những năm 50 của thế kỉ XIX, ở Nhật Bản đã chú ý đến phương pháp lên men trực tiếp axit glutamic và từ đó đến nay sản phẩm này hàng năm vẫn đứng đầu trong công nghiệp axit amin.

    Quy trình sản xuất axit glutamic từ tinh bột sắn [2]

    • Thanh trùng và làm nguội [7],[2]

      Sau khi pha loãng, dung dịch tinh bột được chảy qua thiết bị lọc hình trụ bên trong là màng lọc bằng kim loại, đặt trong thùng lọc nhằm làm sạch tinh bột trước khi đưa vào thủy phân. Mục đích: Nhằm vô trùng môi trường dinh dưỡng trước khi lên men tránh xâm nhiễm của vi sinh vật gây hại và sau đó hạ nhiệt độ của môi trường dinh dưỡng xuống nhiệt độ lên men thích hợp với vi sinh vật. Đến giờ thứ 8 thì soi chọn giống: Nồi nào dùng được thì 9 giờ giống có thể cấy tiếp sang nồi lên men chính (Đo OD dịch lên men, soi nồng độ vi khuẩn và xác định hàm lượng đường sót…) nếu chưa đạt yêu cầu thì có thể kéo dài thời gian lên men thêm 1 ÷ 2h nữa.

      Tiến hành : Axit glutamic ẩm đưa vào thiết bị sấy nhờ cơ cấu rung và chạy trên băng chuyền liên tục, không khí nóng được thổi liên tục vào làm bay hơi ẩm và làm khô acid. Mục đích: Tạo sản phẩm hoàn chỉnh, đảm bảo sản phẩm có thể được bảo quản trong một thời gian nhất định mà không ảnh hưởng đến chỉ tiêu về chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm.

      Hình 3.1. Thiết bị hoà tan tinh bột [21]
      Hình 3.1. Thiết bị hoà tan tinh bột [21]

      CÂN BẰNG VẬT CHẤT

      • Cân bằng vật liệu

        Trong đó có tháng 11 là nghỉ 10 ngày để vệ sinh và bảo dưỡng thiết bị sản xuất, 10 ngày nghỉ do sự cố kỹ thuật và 4 ngày nghỉ tết âm lịch.

        Bảng 4.1. Bảng tổng kết khối lượng qua các công đoạn
        Bảng 4.1. Bảng tổng kết khối lượng qua các công đoạn

        TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ

          Thiết bị hòa tan được chế tạo bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đáy và nắp hình chỏm cầu. Chọn thùng có dạng hình trụ đứng, vỏ thùng được làm bằng thép không gỉ. Vcc : là phần thể tích hình chỏm cầu Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic.

          Chọn bình tam giác thủy tinh nhỏ có thể tích 1000ml làm thiết bị nhân giống cấp I. Nhân giống cấp hai được thực hiên trong các nồi lên men có dạng hình trụ, nắp và đáy hình chỏm cầu. Thiết kế nồi lên men để nhân giống cấp III tương tự như nồi nhân giống cấp II.

          Quá trình lên men được thực hiện gián đoạn trong các thiết bị lên men theo từng ca sản xuất. Giả sử thời gian lưu 30 phút, lượng than hoạt tính chiếm 1/3 thể tích thiết bị. Khối lượng dung dịch axit glutamic trước khi vào máy ly tâm là 663,75kg/h Chọn thời gian ly tâm là 20 phút.

          Chọn thiết bị sấy rung tầng sôi để sấy tinh thể axit glutamic và thiết bị có khả năng làm việc liên tục.

          Bảng 5.2 Bảng tổng kết tính và chọn thiết bị
          Bảng 5.2 Bảng tổng kết tính và chọn thiết bị

          TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG

          Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy

          • Tổ chức lao động của nhà máy

            Nhà máy sản xuất axit glutamic, năng suất 4570tấn sp/năm hoạt động liên tục, không kể ngày lễ, thứ 7 và chủ nhật. Thời gian làm việc của một công nhân Tlv=Thđ –(Tnghỉ lễ + Tchủ nhật+Tphép). Nền nhà: chống mòn, chống thấm, chịu được tác động cơ học (tải trọng của thiết bị).

            Đây là nơi dự trữ tinh bột, lượng tinh bột chứa trong kho đủ sản xuất trong thời gian 10 ngày. Tinh bột chứa trong các bao ni lông 2 lớp khối lượng mỗi bao là 50kg kích thước bao 1ì0,4ì03m và được xếp chồng lờn nhau cú khoảng trống để thụng giú, mỗi chồng 10 bao. Ta có tổng diện tích các phòng chiếm là 399 m2 chưa kể cầu thang, hành lang, nhà vệ sinh…vv.

            Đây là phân xưởng dễ xảy ra cháy nổ nên được đặt cuối hướng gió. Để đảm bảo làm việc liên tục nhà máy có trang bị máy phát điện dự phòng. Chọn thiết kế đài nước cung cấp cho nhà máy trong một giờ, hệ số chứa đầy của đài nước là φ = 0,85; thể tích của đài chứa là.

            Nhà sinh hoạt vệ sinh gồm có: phòng phát mũ áo và thay mặc, phòng tắm rửa, nhà vệ sinh. Là nơi để đặt các thiết bị để hỗ trợ cho công tác phòng cháy chữa cháy.

            Qui cách xây dựng nhà máy

            Các công trình khác được bố trí hợp lý để thuận tiện cho sản xuất và sinh hoạt. Từ các công trình xây dựng đã tính và chọn được ở trên ta có bảng tổng hợp các công trình xây dựng trong nhà máy như sau.

            Bảng 6.3: Tổng kết các công trình xây dựng trong nhà máy.
            Bảng 6.3: Tổng kết các công trình xây dựng trong nhà máy.

            TÍNH HƠI - NƯỚC

            • Tính hơi
              • Cân bằng nhiệt trong quá trình sấy

                Dịch sau lên men có nồng độ 17% sẽ được đưa qua hệ thống cô đặc chân không không đến quá bão hòa để tạo ra dung dịch axit glutamic có nồng độ 30%. Xđ: Nồng độ chất khô của dịch lọc vào hệ thống chọn Xc: Nồng độ chất khô trong chế phẩm chọn. Nhiệt độ ban đầu của axit glutamic ban đầu chọn bằng nhiệt độ môi trường tvl =26,50 C.

                Trạng thái ban đầu của không khí trước khi vào calorife là trạng thái của không khí trong điều kiện tự nhiên, lấy theo độ ẩm và nhiệt độ trung bình của cả năm là : to = 26,50 C. Nhiệt lượng không khí sau khi ra khỏi máy sấy Do chỉ tính trong quá trình sấy lý thuyết nên I2 =I1. Hàm ẩm của không khí sau khi ra khỏi máy sấy Chọn trạng thái không khí ra khỏi máy sấy là t2 = 400C.

                Gọi d: lượng hơi nước cần dùng trong một giờ, kg r: ẩn nhiệt hoá hơi của hơi nước bảo hoà ở 1200C. Lượng hơi để vệ sinh, tổn thất vào các mục đích khác bằng 10% tổng lượng hơi cung cấp cho sản xuất. Với η hệ số tổn thất nhiệt, mất mát do đường ống các thiết bị phụ tải, tổn thất do trở lực đường ống và hiệu suất lò.

                CHƯƠNG VIII

                KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM

                Kiểm tra đầu vào của nguyên liệu

                Yêu cầu: tinh bột có màu trắng sáng ,không có màu nâu hay đục và không có nấm mốc phát triển.

                Kiểm tra các công đoạn sản xuất 1. Xử lý nguyên liệu

                  Kiểm tra chất lượng sản phẩm

                  - Tan hoàn toàn trong nước, không tan trong cồn, ete và một số dung môi.

                  AN TOÀN LAO ÐỘNG

                  • Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động

                    - Người công nhân vận hành máy phải thực hiện đúng chức năng của mình, phải chịu hoàn toàn trách nhiệm nếu máy móc bị hư hỏng do quy trình vận hành của mình. - Nguyên nhân xảy ra cháy nổ là do tiếp xúc với lửa, do tác động của tia lửa điện, do cạn nước trong lò hơi, các ống hơi bị co giãn, cong lại gây nổ. Nhờ sự giúp đỡ tận tình của cô giáo hướng dẫn Trương Thị Minh Hạnh và các thầy cô khác trong bộ môn cũng như gia đình, bạn bè, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic từ tinh bột sắn, năng suất 4570 tấn sản phẩm/năm”.

                    Việc thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic tinh thể đã đáp ứng một phần nào cho các nhà máy sản mì chính, dược phẩm và một số ngành khác, góp phần thúc đẩy nền kinh tế của đất nước nói chung và khu vực miền trung nói riêng , tận dụng được nguồn nguyên liệu có sẵn trong nước. Qua quá trình thiết kế, tôi đã có cơ hội áp dụng và kiểm tra lại những kiến thức đã tiếp nhận được suốt 5 năm qua và có thể hiểu sâu hơn về công nghệ sản xuất axitglutamic. Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng trong công việc, nhưng với thời gian có hạn cùng với những hạn chế về kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực tiễn của bản thân nên sai sót là điều không thể tránh khỏi.

                    Tôi rất mong nhận được những ý kiến đóng góp chân thành của thầy cô và bạn bè để nâng cao kiến thức, kinh nghiệm nhằm phục vụ công tác sau này. Hoàng Kim Anh, Ngô Kế Xương, Nguyễn Xích Liên (2004), Tinh Bột Sắn Và Các Sản Phẩm Từ Tinh Bột Sắn, NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật, Tp Hồ Chí Minh. GS, TSKH Nguyễn Bin, PGS.TS Đỗ Văn Đài, TS.Nguyễn Trọng Khuông, TS.Trần Xoa, Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất và thực phẩm (1992), Tập 1, NXB Đại học và kỹ thuật Hà Nội.

                    Nguyễn Thị Hiền (2004), Công nghệ sản xuất mì chính và các sản phẩm lên men cổ truyền, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản (1992), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất và thực phẩm Tập 1, NXB Đại học và kỹ thuật Hà Nội. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản (1992), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất và thực phẩm Tập 2, NXB Đại học và kỹ thuật Hà Nội.