Xem mẫu
- án t t nghi p 0 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
LU N VĂN T T NGHI P
TÀI: “Thi t k nhà máy s n xu t
axit glutamic”
GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 1 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
M CL C
M U ................................................................................................................ 0
CHƯƠNG I L P LU N KINH T K THU T ................................................... 4
1.1. c i m t nhiên c a t nh Qu ng Nam ........................................................ 5
1.2. Vùng nguyên li u .......................................................................................... 5
1.3. H p tác hóa ................................................................................................... 5
1.4. Ngu n cung c p i n, hơi và nhiên li u ........................................................ 5
1.5. Ngu n cung c p nư c và v n x lý nư c .................................................. 6
1.6.Giao thông v n t i: ......................................................................................... 6
1.7. Nhân công và th trư ng tiêu th ................................................................... 6
1.8. Ngu n tiêu th s n ph m ............................................................................... 6
CHƯƠNG II T NG QUAN TÀI LI U .................................................................. 8
2.1.Tinh b t s n ................................................................................................... 8
2.2.Mì chính và axit glutamic ............................................................................... 8
2.3. Phương pháp s n xu t axit glutamic: ........................................................... 10
2.4.Ch ng vi sinh ............................................................................................... 11
2.5.Nh ng y u t nh hư ng n quá trình lên men .......................................... 13
CHƯƠNG III CH N VÀ THUY T MINH DÂY CHUY N CÔNG NGH ....... 15
3.1.Ch n phương pháp s n xu t ........................................................................ 15
3.2.Quy trình s n xu t axit glutamic t tinh b t s n .......................................... 16
3.3 Thuy t minh quy trình s n xu t .................................................................... 17
CHƯƠNG IV CÂN B NG V T CH T .............................................................. 29
4.1 Ch n các s li u ban u .............................................................................. 29
4.2. Bi u s n xu t .......................................................................................... 29
4.3 Cân b ng v t li u ......................................................................................... 30
4.4. T ng k t ...................................................................................................... 35
CHƯƠNG V TÍNH VÀ CH N THI T B ........................................................... 36
5.1. Xylo ch a tinh b t: ..................................................................................... 36
5.2. Thi t b hòa tan............................................................................................ 37
5.3. Thi t b d ch hóa........................................................................................... 38
5.4. Thi t b ư ng hóa ....................................................................................... 39
5.5. Thùng pha ch d ch lên men:....................................................................... 39
5.6. Thi t b thanh trùng và làm ngu i: ................................................................. 41
5.7.Thi t b nhân gi ng c p I:............................................................................. 41
5.8. Thi t b nhân gi ng c p II: .......................................................................... 42
5.9.Thi t b nhân gi ng c p III ........................................................................... 43
5.10. Thi t b lên men ........................................................................................ 43
5.11. Thi t b l c r a .......................................................................................... 44
5.12.Thi t b cô c............................................................................................ 45
5.13. Thi t b t y màu: ....................................................................................... 45
5.14. Thi t b k t tinh: ........................................................................................ 46
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 2 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
5.15.Thi t b ly tâm ............................................................................................ 47
5.16. Thi t b l c ................................................................................................ 48
5.17. S y rung t ng sôi ....................................................................................... 48
5.18.Thi t b phân lo i......................................................................................... 49
5.19. Thi t b óng gói ....................................................................................... 50
5.20. Ch n gàu t i .............................................................................................. 50
5.21. Ch n bơm ................................................................................................. 51
5.22.Thùng ch a ................................................................................................ 53
CHƯƠNG VI TÍNH T CH C VÀ XÂY D NG ............................................... 55
6.1.Tính t ch c: ................................................................................................ 55
6.2. Tính xây d ng nhà máy: .............................................................................. 59
6.3. Qui cách xây d ng nhà máy: ....................................................................... 65
CHƯƠNG VII TÍNH HƠI – NƯ C ..................................................................... 69
7.1. Tính hơi. ..................................................................................................... 69
7.2. Tính nư c.................................................................................................... 79
CHƯƠNG VIII KI M TRA S N XU T VÀ ÁNH GIÁ CH T LƯ NG S N
PH M ................................................................................................................... 80
8.1. Ki m tra u vào c a nguyên li u ............................................................... 80
8.2. Ki m tra các công o n s n xu t ................................................................. 80
8.3. Ki m tra ch t lư ng s n ph m ..................................................................... 81
CHƯƠNG IX AN TOÀN LAO NG ................................................................ 82
9.1. Các nguyên nhân gây tai n n lao ng: ...................................................... 82
9.2. Nh ng bi n pháp h n ch tai n n lao ng: ................................................. 82
9.3. Nh ng yêu c u c th v an toàn lao ng: ................................................. 83
K T LU N ........................................................................................................... 85
TÀI LI U THAM KH O ..................................................................................... 86
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 3 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
M U
Nư c ta có ngu n s n d i dào nh t, chúng ư c tr ng kh p c ba mi n t
nư c. V i c tính d tr ng, s n lư ng cao, u tư ít nên tinh b t s n tương ir
so v i các lo i tinh b t khác. Vì v y tinh b t s n thích h p làm nguyên li u sn
xu t ra các s n ph m ph c v cho công nghi p th c ph m.
Trong công ngh s n xu t và ch bi n th c ph m, b t ng t (mì chính) là ch t
ph gia th c ph m ư c s d ng khá r ng rãi. Mì chính là mu i mononatri c a axit
glutamic. Hi n nay nư c ta v n còn ít các nhà máy s n xu t axit glutamic, mà
ph n l n là nh p t nư c ngoài, ây là l i th xây d ng nhà máy s n xu t axit
glutamic cung c p cho th trư ng trong nư c.
Axit glutamic thu c lo i axit amin thay th nhưng có vai trò quan tr ng trong
quá trình trao i ch t cơ th ngư i và ng v t.
Axit glutamic tham gia c u t o nên ch t xám và ch t tr ng c a não, kích
thích các ph n ng oxi hoá c a não.
Khi vào cơ th , axit glutamic chuy n hóa dư i d ng glutamat. M i ngày, cơ
th c n kho ng 10 gam glutamat, riêng não c n kho ng 2,3 gam glutamat.
Axit glutamic tham gia vào vi c t o thành protein và hàng lo t các axit amin
khác như: alanin, propin, xystin.Vì v y, trong y h c, axit glutamic ư c xem là ch t
b não, ch a các b nh th n kinh phân l p, b nh ch m phát tri n v trí não, v tim
m ch, các b nh v cơ b p th t.
Ngoài ra, axit glutamic là ngu n nguyên li u ch y u s n xu t b t ng t v à
m t s ch t i u v khác, m c ích c a nó là t o hương v , làm th c ăn thêm ngon
hơn.
Axit glutamic còn là ngu n nguyên li u kh i u cho vi c t ng h p m t s
hoá ch t quan tr ng.
Vi c s n xu t axit glutamic là m t vi c c n thi t, là ngành công nghi p quan
tr ng cho công nghi p ch bi n th c ph m, dư c ph m nói riêng và ngành công
nghi p nói chung.
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 4 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
Có nhi u phương pháp s n xu t song có 4 phương pháp cơ b n: t ng h p hoá h c,
thu phân protit, lên men và k t h p. Song phương pháp lên men có nhi u ưu i m
hơn: không s d ng nguyên li u protit, không c n s d ng nhi u hoá ch t và thi t b
ch u ăn mòn, hi u su t cao, giá thành h , t o ra axit glutamic d ng L, có ho t tính
sinh h c cao.
Vì v y, áp ng nhu c u trong nư c và ti n t i xu t kh u, nên em ư c
giao tài thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic v i năng su t 4570 t n s n
ph m/năm.
CHƯƠNG I
L P LU N KINH T - K THU T
Khu v c mi n Trung chưa có nhà máy s n xu t axit glutamic trong khi ó
ngu n nguyên li u ph c v s n xu t c a khu v c cũng r t phong phú. ây là m t
i u ki n r t thu n l i chúng ta ti n hành s n xu t lo i s n ph m này nh m cung
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 5 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
c p cho th trư ng r ng l n và ti n n xu t kh u. V i nh ng ưu i m như v y nên
vi c xây d ng m t nhà máy s n xu t axit glutamic Qu ng Nam là vi c làm h p lý
và s mang l i hi u qu kinh t cao trong quá trình ho t ng.
1.1. c i m t nhiên c a t nh Qu ng Nam [16]
Qu ng Nam n m trung c a Vi t Nam, phía B c giáp Hu và à N ng,
phía Nam giáp t nh Qu ng Ngãi, phía Tây giáp CHDCND Lào và t nh KonTum,
phía ông giáp bi n ông.
Khí h u nhi t i gió mùa; m không khí trung bình 84%; gió ông B c
t tháng 10 n tháng 3 năm sau ( v n t c gió trung bình 6-10m/s); gió Nam, ông
Nam, Tây Nam t tháng 5 n tháng 8 (v n t c gió trung bình-6 m/s). Nhi t
trung bình:25,4oC. Mùa ông dao ng t 29-24oC. Lư ng mưa trung bình h ng
năm: 2580mm, t p trung trong các tháng 9,10,11( chi m 85% lư ng mưa c năm).
1.2. Vùng nguyên li u
Qu ng Nam có nhà máy tinh b t s n FOCOCEV, ng th i t nh Qu ng
Nam còn giáp v i t nh Qu ng Ngãi, Bình nh s là ngu n cung c p nguyên li u
cho nhà máy r t thu n l i.
1.3. H p tác hóa
thu n l i cho vi c thu mua nguyên li u cũng như tiêu th s n ph m, ph
ph m trong quá trình s n xu t, nhà máy c n h p tác hóa v i các nhà máy khác trong
và ngoài t nh như nhà máy ư ng, nhà máy tinh b t s n, nhà máy th c ăn gia
súc…cũng như ư c s d ng nh ng công trình chung như: i n, nư c, giao thông,
nư c th i,.. gi m b t v n u tư xây d ng, rút ng n th i gian hoàn v n, h giá
thành s n ph m.
1.4. Ngu n cung c p i n, hơi và nhiên li u [34]
S d ng t h th ng lư i i n qu c gia 500KV truy n t i v KCN b ng ư ng
dây 110KV. T i chân KCN có Tr m bi n áp 40 MVA (110/22), m ng 22 KV trong
KCN.
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 6 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
Lư ng hơi t cung c p cho các phân xư ng l y t lò hơi riêng c a nhà máy.
Nhiên li u dùng cho lò hơi là d u DO ư c cung c p t các tr m xăng d u trong
t nh.
1.5. Ngu n cung c p nư c và v n x lý nư c [34]
Trong KCN có Nhà máy nư c công su t 5.000 m3/ngày êm cung c p cho các
Nhà máy. H th ng thoát nư c và x lý nư c th i hoàn ch nh
1.6.Giao thông v n t i:
N m g n à N ng, là u m i giao thông quan tr ng c a hai mi n Nam B c.
Cách c ng Tiên Sa 29km v phía B c Ngoài ra còn có tuy n qu c l 14B n i à
N ng v i Tây Nguyên và Lào, Thái Lan. Do ó thu n l i cho vi c v n chuy n
nguyên li u và s n ph m. Kênh v n chuy n a d ng v i ư ng s t, ư ng b ,
ư ng thu , ư ng hàng không là nh ng i u ki n thu n l i v giao thông.
1.7. Nhân công và th trư ng tiêu th
Ngu n nhân công s ư c tuy n t ngu n lao ng c a a phương và các
vùng lân c n, lư ng lao ng vãn lai cũng d i dào t ó có th thuê nhân công v i
giá r .
Th trư ng tiêu th ư c ch n là th trư ng c a c nư c và hư ng n xu t
kh u sang các nư c trong khu v c, c bi t là khu v c ông Nam Á.
1.8. Ngu n tiêu th s n ph m
Ngu n tiêu th s n ph m ch y u c a công ty là hư ng vào công ty Dư c
Bình nh Bidiphar, các công ty ch bi n th c ăn gia súc, gia c m trong khu v c vì
ây là các công ty c n m t lư ng l n axit glutamic ph c v cho s n xu t hàng
năm. Ngoài ra, các ph ph m trong quá trình s n xu t cũng làm nguyên li u cho nhà
máy phân bón ph c v cho tr ng tr t.
Bên c nh ó xu t kh u s n ph m sang các nư c Lào và Campuchia cũng là th
trư ng c n ư c hư ng t i trong quá trình ho t ng c a nhà máy.
K t lu n: V i nh ng i u ki n thu n l i trên là hoàn toàn có th xây d ng
và m b o cho s ho t ng c a m t nhà máy s n xu t axit glutamic t i t nh
Qu ng Nam.
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 7 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 8 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
CHƯƠNG II
T NG QUAN V TÀI LI U
2.1.Tinh b t s n [1],[5]
Tinh b t s n ư c s n xu t trong quá trình ch bi n c s n. Có hai lo i s n:
sn ng và s n ng t khác nhau v hàm lư ng tinh b t và xianua. S n ng có nhi u
tinh b t hơn nhưng ng th i cũng có nhi u axit xyanhydric, kho ng 200 ÷ 300
mg/kg. S n ng t có ít axit xianhydric (HCN) và ư c dùng làm lương th c, th c
ph m. S n tr ng các t nh phía B c ch y u là s n ng t và tinh b t thu ư c không
có HCN.
Thành ph n hoá h c c a tinh b t s n ph thu c ch y u vào trình kĩ thu t
ch bi n s n. Trong tinh b t s n thư ng có các thành ph n sau:
Tinh b t : 83 ÷ 88% [5]
Nư c : 10,6 ÷ 14,4%
Xenluloza : 0,1 ÷ 0,3%
m : 0,1 ÷ 0,4%
Ch t khoáng : 0,1 ÷ 0,6%
Ch t hoà tan : 0,1 ÷ 1,3%
Hình 2.1 Tinh b t s n [17]
Tinh b t s n có kích thư c xê d ch trong kho ng khá r ng 5 ÷ 40 µm. Dư i
kính hi n vi ta th y tinh b t s n có nhi u hình d ng khác nhau t hình tròn n hình
b u d c tương t tinh b t khoai tây nhưng khác tinh b t ngô và tinh b t g o ch
không có hình a giác.
Cũng như các lo i tinh b t khác tinh b t s n g m các m ch amilopectin và
amiloza, t l amilopectin và amiloza là 4:1. Nhi t h hoá c a tinh b t s n n m
trong kho ng 60 ÷ 800C.
2.2. Mì chính và axit glutamic
2.2.1 Tính ch t v t lý [6]
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 9 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
B t ng t (còn g i là mì chính) là mu i mononatri c a axit glutamic hay nari
glutamat. d tan trong nư c, thư ng g i là mì chính (b t ng t) ư c dùng làm gia
v.
Axit glutamic thu c lo i axit amin có ch a m t nhóm amin và hai nhóm
cacboxyl. i u ch b ng cách t ng h p ho c lên men gluxit.
Axit L (+) - glutamic (thư ng g i axit glutamic) là nh ng tinh th không
màu, tonc = 247 - 249oC (phân hu ), thăng hoa 200oC, quay c c riêng v i tia D
22oC: 31o. Ít tan trong nư c, etanol; không tan trong ete, axeton. óng vai trò
quan tr ng trong vi c trao i m. Dùng trong y h c, trong nghiên c u sinh hoá,
b sung vào kh u ph n th c ăn. Axit L (+) - glutamic có v ng t c a th t, còn axit D
(–) - glutamic không có v ó.
Hình 2.2 C u trúc phân t axit glutamic[18]
2.2.2.Vai trò c a axit glutamic [7]
Axit glutamic (còn g i là axit – aminoglutaric) là h p ch t ph bi n nh t
trong các protein c a các lo i h t ngũ c c, như trong prolamin c a các h t u ch a
43-46% axit này. Axit glutamic óng vai rò r t quan tr ng trong vi c trao i ch t
c a cơ t h ng v t, nh t là các cơ quan não b , gan và cơ nâng cho kh năng ho t
ng c a cơ th . Axit glutamic tham gia ph n ng th i lo i amoniac, m t ch t c
v i h th n kinh. Amoniac là ch t th i trong quá trình trao i ch t. Axit glutamic
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 10 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
ph n ng v i amoniac cho aminoaxit m i là glutamin. Trong y h c, axit glutamic
ư c dùng như thu c ch a b nh y u cơ và choáng.
2.3. Phương pháp s n xu t axit glutamic:
Có nhi u phương pháp s n xu t axit glutamic, t các ngu n nguyên li u
khác nhau. Hi n nay, trên th gi i có b n phương pháp cơ b n
+ Phương pháp hoá h c. [5, trang13]
Phương pháp này ng d ng các ph n ng t ng h p hóa h c t ng h p nên
axit glutamic và các amino axit khác t các khí th i c a công nghi p d u m hay
các ngành khác. Tuy nhiên phương pháp này yêu c u kĩ thu t cao, vi c tách L-axit
glutamic r t khó khăn nên giá thành s n ph m cao.
+ Phương pháp thu phân. [5, trang 13]
Phương pháp này s d ng các tác nhân là hóa ch t ho c enzyme th y
phân các nguyên li u có hàm lư ng protein cao, t o ra h n h p các amino axit trong
ó có axit glutamic. Sau ó tách axit glutamic ra kh i h n h p b ng phương pháp
hóa lý.
-Ưu i m: + Kh ng ch ư c qui trình và các i u ki n s n xu t.
+ Có th áp d ng các cơ s th công, bán cơ gi i hóa.
+n nh ư c ch t lư ng s n ph m c a t ng m .
-Như c i m:
+ Nguyên li u s d ng ph i có hàm lư ng protein cao
+ S d ng nhi u thi t b , hóa ch t, thi t b ch ng ăn mòn
+ Hi u su t th p d n n giá thành cao.
+ Phương pháp k t h p [5, trang 15]
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 11 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
ây là phương pháp k t h p gi a hóa h c và lên men.V i phương pháp này
hi u su t cao nhưng nó òi h i kĩ thu t trang thi t b hi n i và chính xác. Vì v y
phương pháp này ch dùng trong nghiên c u.
+ Phương pháp lên men (sinh t ng h p) [5, trang 14]
Lên men là phương pháp ư c s d ng r ng rãi s n xu t axit glutamic.
Phương pháp này dùng các ch ng vi sinh v t có kh năng t ng h p ra axit
glutamic s n xu t.
- Ưu i m:
+ Nguyên li u r hơn so v i hai phương pháp trên.
+ Ít s d ng hoá ch t, thi t b ch ng ăn mòn.
+ Hi u su t quá trình r t cao, giá thành h .
+ Có th s d ng các lo i nguyên li u khác nhau .
+ T o ra axit glutamic d ng L, có ho t tính sinh h c cao.
- Như c i m:
+ Quá trình òi h i yêu c u kĩ thu t cao và nghiêm ng t.
+ m b o vô trùng m i t o s n ph m.
+ Khó i u khi n ư c quá trình.
S n xu t axit glutamic b ng phương pháp lên men ngư i ta s d ng 2
phương pháp là lên men 2 giai o n (gián o n) và lên men tr c ti p.
2.4.Ch ng vi sinh [20]
Tham gia vào quá trình lên men s n xu t axit glutamic, ch ng vi sinh thư ng
s d ng là: Corynebacterium Glutamicum, Brevibacterium Lactofermentus,
Micrococus Glutamicus; nhưng ch y u nh t v n là ch ng Corynebacterium
Glutamicum (lo i vi khu n này ã ư c nhà vi sinh v t Nh t B n Kinosita phát hi n
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
Hình 2.3 Corynebacterium Glutamicum
- án t t nghi p 12 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
t 1956, có kh năng lên men t tinh b t, ngô, khoai, khoai mì t o ra axit
glutamic).
Gi ng vi khu n thu n khi t này ư c l y t ng th ch nghiêng t i các cơ s
gi gi ng, sau ó ư c c y truy n, nhân sinh kh i
trong môi trư ng l ng. Kh i lư ng sinh kh i ư c
nhân lên n yêu c u phù h p cho quy trình s n xu t
i trà. Trư c khi nhân, c y, môi trư ng l ng ph i
ư c thanh trùng b ng phương pháp Pasteur.
Ch ng vi khu n gi ng ph i có kh
Hình 2.3 Corynebacterium Glutamicum
năng t o ra nhi u axit glutamic, t c
sinh trư ng phát tri n nhanh, có tính n nh cao trong th i gian dài, ch u ư c
n ng axit cao, môi trư ng nuôi c y ơn gi n, d áp d ng trong th c t s n xu t.
* Cơ ch t ng h p th a axit glutamic:
Tính th m c a màng t bào b thay i vì thi u biotin, do tác d ng c a
penicillin hay d n xu t c a ch t béo. N u tính th m không b thay i thì ch di n ra
s t ng h p axit gutamic trong t bào và không có s ti t axit này ra môi trư ng.
Như v y, axit glutamic n ng cao s c ch ph n ng c a glutamate-
dehydrogenaza t o thành axit glutamic. Do bi n i v tính th m th u, t bào ch
cho axit glutamic ra ngoài và trong n i bào n ng axit amin này th p nên không
có s c ch ngư c b i s n ph m cu i cùng. S hư h i tính th m xu t hi n khi n ng
biotin t i ưu là 2 – 5 µ g/l. Còn n ng bioin t i thích cho s sinh trư ng c a
ch ng kho ng 14 µ g/l. Cũng có th t o ra s hư h i này b ng cách b sung các
ch t ho t ng b m t như Tween 60-polyoxyetylen- socbitanmonostearat, Tween-
40poyoxyetylen-sobitan-monopalmitat như penicillin. Các tác nhân b m t này
ư c b sung vào gi a hay cu i pha sinh trư ng. Vi c penicillin gây hư h i cho tính
th m có ý nghĩa th c ti n c bi t vì nh ó có th s d ng các nguyên li u ph c
t p như r ư ng [4, tr 19].
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 13 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
2.5.Nh ng y u t nh hư ng n quá trình lên men [7]
2.5.1. pH c a môi trư ng
Các ch ng vi khu n sinh t ng h p L-Glutamic u thích h p môi trư ng
trung tính hay ki m y u pH=6,7 – 8. Trong quá trình lên men pH gi m vì t o
ra axit glutamic và m t s axit h u cơ khác. Do ó ph i i u ch nh pH thư ng
xuyên b ng NH+4. Ngu n NH+4 s d ng ph bi n là ure, nư c NH3, khí NH3,
NH+4Cl,…
2.5.2.S cung c p O2
Lên men t ng h p axit glutamic là quá trình hi u khí b t bu c. Do ó s
cung c p oxi trong khi lên men là h t s c quan tr ng. N u thi u O2 thì s n ph m
ch y u là axit lactic, n u th a oxi thì s n ph m ch y u là axit -α-xetoglutaric. Oxi
ư c cung c p cho d ch lên men b ng cách s c không khí vô trùng k t h p v i
khu y tr n liên t c, v n t c cánh khu y 150 vòng \phút.
2.5.3 Nhi t
thích h p nh t cho quá trình lên men là 26-37oC, trong th c t lên
Nhi t
30-32oC và giai o n cu i 36-37oC.
men giai o n u
2.5.4. Ch t kích thích sinh trư ng
Qúa trình t ng h p axit glutamic r t c n biotin. Biotin không ch là ch t sinh
trư ng mà còn là ch t xác nh thành ph n và s lư ng các s n ph m lên men. Sinh
kh i c a vi khu n tăng t l v i hàm lư ng biotin nhưng v i axit glutamic thì không
hoàn toàn như v y: lư ng axit glutamic ư c t o thành nhi u nh t khi trong môi
trư ng hàm lư ng biotin th p hơn nhi u so v i hàm lư ng biotin c n thi t cho s
phát tri n t i a c a sinh kh i. Biotin không làm thay i ho t l c c a các enzim
t ng h p nên axit glutamic mà nh hư ng n tính th m th u c a màng t bào, làm
cho axit glutamic t bên trong t bào vi sinh v t khuy ch tán ra ngoài môi trư ng
lên men. N ng biotin thích h p nh t cho sinh t ng h p axit glutamic 2-5g\l.
Ngu n cung c p biotin là cao ngô, r ư ng mía. Trong quá trình lên men
n u dùng r ư ng mía làm ngu n cung c p ư ng và biotin thì thư ng x y ra hi n
tư ng th a biotin s không có l i, sinh t ng h p axit glutamic ít, n u s c khí kém s
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 14 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
t o ra alanin và axit lactic. Vì v y, ngư i ta ph i b sung thêm penicilin kìm hãm
s phát tri n c a vi khu n trong môi trư ng giàu biotin ng th i tăng trư ng quá
trình t ng h p axit glutamic.
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 15 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
CHƯƠNG III
CH N VÀ THUY T MINH DÂY CHUY N
CÔNG NGH
3.1.Ch n phương pháp s n xu t [5]
Phương pháp lên men là phương pháp s d ng r ng rãi hi n nay s n xu t
axit glutamic.
Nguyên t c: Dùng ch ng vi sinh v t có kh năng t ng h p ra axit glutamic
s n xu t.
S n xu t axit glutamic b ng phương pháp lên men ngư i ta s d ng 2 phương
pháp là lên men 2 giai o n (gián o n) và lên men 1 giai o n (tr c ti p).
3.1.1. Phương pháp lên men gián o n
Nguyên t c c a phương pháp này là u tiên t o ra α_Ketoglutaric b ng các kĩ
thu t vi sinh như nuôi c y vi sinh v t. Sau ó, chuy n hoá α_Ketoglutaric thành axit
glutamic nh enzyme aminotransferase và glutamatdehydrogenase.
Giai o n chuy n t α_Ketoglutaric thành axit glutamic có th s d ng nhi u
ch ng khác nhau như Pseudomonas, Xantonomas, Ervinia, Bacillus, Micrococus.
Như c i m c a phương pháp này là dùng quá nhi u enzyme và axit amin làm
ngu n amin cho ph n ng dây chuy n nên ít ư c dùng trong công nghi p.
3.1.2. Phương pháp lên men tr c ti p
Nguyên t c c a phương pháp này là s n xu t axit glutamic ngay trong d ch
nuôi c y b ng m t lo i vi sinh v t duy nh t. Các sinh v t này u có h enzyme c
bi t có th chuy n ti p ư ng và NH3 thành axit glutamic trong môi trư ng.
Ưu i m: + S d ng ư ng làm nguyên li u có hi u su t cao.
+ Nguyên li u s d ng r ti n, d ki m.
+ Nguyên li u ch a y các thành ph n dinh dư ng cho quá trình
lên men.
T nh ng năm 50 c a th k XIX, Nh t B n ã chú ý n phương pháp lên
men tr c ti p axit glutamic và t ó n nay s n ph m này hàng năm v n ng u
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 16 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
trong công nghi p axit amin. Axit glutamic s n xu t ch y u Nh t B n, chi m 50
% s n lư ng th gi i, ch y u b ng phương pháp lên men tr c ti p.
V i nh ng ưu i m như v y, ây tôi ch n phương pháp lên men m t giai
on s n xu t acid glutamic
3.2.Quy trình s n xu t axit glutamic t tinh b t s n [2]
Tinh b t
Nư c Pha loãng
Lc
to = 90-95 oC
D ch hoá Termamyl
t = 40 –45 phút
(60-650C)
H nhi t
to = 60-65 oC
ư ng hoá γ _amylaza
t = 70h
K2HPO4 0,15%
MgSO4 0,075% Pha ch d ch lên men (pH= 6,7-6,9)
MnSO4 0,0025%
Men gi ng
to = 125 oC Thanh trùng và làm ngu i
t = 15 phút
Chu n b men gi ng
Lên men
Bã sinh kh i t bào L c tách sinh kh i
Cô c (Bx=30)
Than ho t tính
T y màu
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 17 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
Ép l c
Axít hoá và k t tinh pH =3,22
H2SO4
to = 5 oC
Ly tâm D ch sau ly tâm
L cr a
Sy
Làm ngu i
Phân lo i Bao gói
3.3 Thuy t minh quy trình s n xu t
3.3.1 Nguyên li u
Tinh b t s n là s n ph m ư c ch bi n t c s n. Trong tinh b t s n ch a
83-88% hàm lư ng tinh b t. Hơn n a, Vi t Nam hi n là nư c ng th 3 v xu t
kh u tinh b t s n. Vì v y, tinh b t s n thích h p làm nguyên li u s n xu t axit
glutamic
S d ng xylo ch a tinh b t.
3.3.2. Pha loãng, l c [1]
Pha loãng nh m làm trương n các h t tinh b t và sau ó ti n hành l c nh m
lo i b nh ng ch t c n bã trong d ch tinh b t trư c khi th y phân.
N ng tinh b t hòa tan kho ng 33- 40 %.
S d ng thi t b hoà tan hình tr , thép không r , có cánh khu y.
Sau khi pha loãng, dung d ch tinh b t ư c ch y qua thi t b l c hình tr bên
trong là màng l c b ng kim lo i, t trong thùng l c nh m làm s ch tinh b t trư c
khi ưa vào th y phân. S d ng thùng l c hình tr , thép không r , phía trên có màng
l c b ng thép.
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 18 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
Hình 3.1. Thi t b hoà tan tinh b t [21]
3.3.3.D ch hoá [3]
M c ích c a d ch hóa là chuy n h huy n phù các h t tinh b t thành d ng dung
d ch hòa tan ch a các dextrin có chi u dài m ch ng n hơn.
α - amylaza, nC H O
(C H O ) + nH O
6 10 5n 2 6 12 6
Quá trình d ch hóa b ng enzym α - amylaza ư c ti n hành t0 = 90-95,
pH = 5,5 ÷ 7. Tên ch ph m enzym α - amylaza ư c s d ng là Termamyl .
Thi t b : Th c hi n quá trình d ch hóa trong các n i ph n ng 2 v , làm b ng thép
không g , thân hình tr [6, tr 87].
Hinh 3.2.Thi t b d ch hoá [23]
3.3.4.Làm ngu i
kho ng 90 -950 C. Do ó, ph i làm ngu i
D ch tinh b t sau khi d ch hóa có nhi t
d ch tinh b t gi m xu ng kho ng 60-650 C
nhi t ti n hành quá trình ư ng hóa.
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
- án t t nghi p 19 GVHD: PGS.TS. Trương Th Minh H nh
3.3.5. ư ng hoá [3]
M c ích c a ư ng hóa là nh m chuy n d ch dextrose thành ư ng glucoza –
ngu n dinh dư ng mà vi sinh v t lên men có th s d ng ư c.
Dùng emzym γ _amylaza th c hi n quá trình này.
Các thông s k thu t c a quá trình ư ng hóa này là: pH = 4,2 – 4,5; nhi t 60 –
65oC, th i gian 70h. Thi t b s d ng cho quá trính d ch hóa và ư ng hóa là n i 2 v
làm b ng thép không g , có thân d ng hình tr
Hinh 3.3.Thi t b ư ng hoá[23]
3.3.6. Ph i ch d ch lên men [6]
M c ích :T o ra môi trư ng cho VSV s d ng trong
quá trình lên men t o sinh kh i.
Ti n hành: Ph i tr n gi a d ch thu phân tinh b t
và các ch t khoáng vào môi trư ng lên men theo b ng
sau:[7]
D ch ư ng hoá : 13%
K2HPO4 : 0,15%
MgSO4.7H2O : 0,075%
MnSO4 : 0,0025%
Hình 3.4 Thi t b pha ch [24]
Cao ngô : 0,7%
i u ch nh pH n :6,7 ÷ 6,9
3.3.7 Thanh trùng và làm ngu i [7],[2]
Thi t k nhà máy s n xu t axit glutamic
nguon tai.lieu . vn
