Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic với năng suất 4570 tấn sản phẩm/Năm

Nước ta có nguồn sắn dồi dào nhất, chúng được trồng ở khắp cả ba miền đất nước. Với đặc tính dễ trồng, sản lượng cao, đầu tư ít nên tinh bột sắn tương đối rẻ so với các loại tinh bột khác. Vì vậy tinh bột sắn thích hợp làm nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm phục vụ cho công nghiệp thực phẩm. Trong công nghệ sản xuất và chế biến thực phẩm, bột ngọt (mì chính) là chất phụ gia thực phẩm được sử dụng khá rộng rãi. Mì chính là muối mononatri của axit glutamic. Hiện nay ở nước ta vẫn còn ít các nhà máy sản xuất axit glutamic, mà phần lớn là nhập từ nước ngoài, đây là lợi thế để xây dựng nhà máy sản xuất axit glutamic cung cấp cho thị trường trong nước. Axit glutamic thuộc loại axit amin thay thế nhưng có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất ở cơ thể người và động vật. Axit glutamic tham gia cấu tạo nên chất xám và chất trắng của não, kích thích các phản ứng oxi hoá của não. Khi vào cơ thể, axit glutamic chuyển hóa dưới dạng glutamat. Mỗi ngày, cơ thể cần khoảng 10 gam glutamat, riêng não cần khoảng 2,3 gam glutamat. Axit glutamic tham gia vào việc tạo thành protein và hàng loạt các axit amin khác như: alanin, propin, xystin.Vì vậy, trong y học, axit glutamic được xem là chất bổ não, chữa các bệnh thần kinh phân lập, bệnh chậm phát triển về trí não, về tim mạch, các bệnh về cơ bắp thịt.

doc89 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Ngày: 06/07/2013 | Lượt xem: 2817 | Lượt tải: 6download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic với năng suất 4570 tấn sản phẩm/Năm, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỞ ĐẦU Nước ta có nguồn sắn dồi dào nhất, chúng được trồng ở khắp cả ba miền đất nước. Với đặc tính dễ trồng, sản lượng cao, đầu tư ít nên tinh bột sắn tương đối rẻ so với các loại tinh bột khác. Vì vậy tinh bột sắn thích hợp làm nguyên liệu để sản xuất ra các sản phẩm phục vụ cho công nghiệp thực phẩm. Trong công nghệ sản xuất và chế biến thực phẩm, bột ngọt (mì chính) là chất phụ gia thực phẩm được sử dụng khá rộng rãi. Mì chính là muối mononatri của axit glutamic. Hiện nay ở nước ta vẫn còn ít các nhà máy sản xuất axit glutamic, mà phần lớn là nhập từ nước ngoài, đây là lợi thế để xây dựng nhà máy sản xuất axit glutamic cung cấp cho thị trường trong nước. Axit glutamic thuộc loại axit amin thay thế nhưng có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất ở cơ thể người và động vật. Axit glutamic tham gia cấu tạo nên chất xám và chất trắng của não, kích thích các phản ứng oxi hoá của não. Khi vào cơ thể, axit glutamic chuyển hóa dưới dạng glutamat. Mỗi ngày, cơ thể cần khoảng 10 gam glutamat, riêng não cần khoảng 2,3 gam glutamat. Axit glutamic tham gia vào việc tạo thành protein và hàng loạt các axit amin khác như: alanin, propin, xystin.Vì vậy, trong y học, axit glutamic được xem là chất bổ não, chữa các bệnh thần kinh phân lập, bệnh chậm phát triển về trí não, về tim mạch, các bệnh về cơ bắp thịt. Ngoài ra, axit glutamic là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bột ngọt và một số chất điều vị khác, mục đích của nó là tạo hương vị, làm thức ăn thêm ngon hơn. Axit glutamic còn là nguồn nguyên liệu khởi đầu cho việc tổng hợp một số hoá chất quan trọng. Việc sản xuất axit glutamic là một việc cần thiết, là ngành công nghiệp quan trọng cho công nghiệp chế biến thực phẩm, dược phẩm nói riêng và ngành công nghiệp nói chung. Có nhiều phương pháp sản xuất song có 4 phương pháp cơ bản: tổng hợp hoá học, thuỷ phân protit, lên men và kết hợp. Song phương pháp lên men có nhiều ưu điểm hơn: không sử dụng nguyên liệu protit, không cần sử dụng nhiều hoá chất và thiết bị chịu ăn mòn, hiệu suất cao, giá thành hạ, tạo ra axit glutamic dạng L, có hoạt tính sinh học cao. Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu trong nước và tiến tới xuất khẩu, nên em được giao đề tài thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic với năng suất 4570 tấn sản phẩm/năm. CHƯƠNG I LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT Khu vực miền Trung chưa có nhà máy sản xuất axit glutamic trong khi đó nguồn nguyên liệu phục vụ sản xuất của khu vực cũng rất phong phú. Đây là một điều kiện rất thuận lợi để chúng ta tiến hành sản xuất loại sản phẩm này nhằm cung cấp cho thị trường rộng lớn và tiến đến xuất khẩu. Với những ưu điểm như vậy nên việc xây dựng một nhà máy sản xuất axit glutamic ở Quảng Nam là việc làm hợp lý và sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao trong quá trình hoạt động. 1.1.Đặc điểm tự nhiên của tỉnh Quảng Nam [16] Quảng Nam nằm ở trung độ của Việt Nam, phía Bắc giáp Huế và Đà Nẵng, phía Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi, phía Tây giáp CHDCND Lào và tỉnh KonTum, phía Đông giáp biển Đông. Khí hậu nhiệt đới gió mùa; độ ẩm không khí trung bình 84%; gió Đông Bắc từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau ( vận tốc gió trung bình 6-10m/s); gió Nam, Đông Nam, Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 8 (vận tốc gió trung bình-6 m/s). Nhiệt độ trung bình:25,4oC. Mùa đông dao động từ 29-24oC. Lượng mưa trung bình hằng năm: 2580mm, tập trung trong các tháng 9,10,11( chiếm 85% lượng mưa cả năm). 1.2. Vùng nguyên liệu Ở Quảng Nam có nhà máy tinh bột sắn FOCOCEV, đồng thời tỉnh Quảng Nam còn giáp với tỉnh Quảng Ngãi, Bình định sẽ là nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy rất thuận lợi. 1.3. Hợp tác hóa Để thuận lợi cho việc thu mua nguyên liệu cũng như tiêu thụ sản phẩm, phế phẩm trong quá trình sản xuất, nhà máy cần hợp tác hóa với các nhà máy khác trong và ngoài tỉnh như nhà máy đường, nhà máy tinh bột sắn, nhà máy thức ăn gia súc…cũng như được sử dụng những công trình chung như: điện, nước, giao thông, nước thải,..để giảm bớt vốn đầu tư xây dựng, rút ngắn thời gian hoàn vốn, hạ giá thành sản phẩm. 1.4. Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu [34] Sử dụng từ hệ thống lưới điện quốc gia 500KV truyền tải về KCN bằng đường dây 110KV. Tại chân KCN có Trạm biến áp 40 MVA (110/22), mạng 22 KV trong KCN. Lượng hơi đốt cung cấp cho các phân xưởng lấy từ lò hơi riêng của nhà máy. Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu DO được cung cấp từ các trạm xăng dầu trong tỉnh. 1.5. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước [34] Trong KCN có Nhà máy nước công suất 5.000 m3/ngày đêm cung cấp cho các Nhà máy. Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải hoàn chỉnh 1.6.Giao thông vận tải: Nằm gần Đà Nẵng, là đầu mối giao thông quan trọng của hai miền Nam Bắc. Cách cảng Tiên Sa 29km về phía Bắc Ngoài ra còn có tuyến quốc lộ 14B nối Đà Nẵng với Tây Nguyên và Lào, Thái Lan. Do đó thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm. Kênh vận chuyển đa dạng với đường sắt, đường bộ, đường thuỷ, đường hàng không là những điều kiện thuận lợi về giao thông. 1.7. Nhân công và thị trường tiêu thụ Nguồn nhân công sẽ được tuyển từ nguồn lao động của địa phương và các vùng lân cận, lượng lao động vãn lai cũng dồi dào từ đó có thể thuê nhân công với giá rẻ. Thị trường tiêu thụ được chọn là thị trường của cả nước và hướng đến xuất khẩu sang các nước trong khu vực, đặc biệt là khu vực Đông Nam Á. 1.8. Nguồn tiêu thụ sản phẩm Nguồn tiêu thụ sản phẩm chủ yếu của công ty là hướng vào công ty Dược Bình Định Bidiphar, các công ty chế biến thức ăn gia súc, gia cầm trong khu vực vì đây là các công ty cần một lượng lớn axit glutamic để phục vụ cho sản xuất hàng năm. Ngoài ra, các phế phẩm trong quá trình sản xuất cũng làm nguyên liệu cho nhà máy phân bón phục vụ cho trồng trọt. Bên cạnh đó xuất khẩu sản phẩm sang các nước Lào và Campuchia cũng là thị trường cần được hướng tới trong quá trình hoạt động của nhà máy. Kết luận: Với những điều kiện thuận lợi trên là hoàn toàn có thể xây dựng và đảm bảo cho sự hoạt động của một nhà máy sản xuất axit glutamic tại tỉnh Quảng Nam. CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 2.1.Tinh bột sắn [1],[5] Tinh bột sắn được sản xuất trong quá trình chế biến củ sắn. Có hai loại sắn: sắn đắng và sắn ngọt khác nhau về hàm lượng tinh bột và xianua. Sắn đắng có nhiều tinh bột hơn nhưng đồng thời cũng có nhiều axit xyanhydric, khoảng 200 ÷ 300 mg/kg. Sắn ngọt có ít axit xianhydric (HCN) và được dùng làm lương thực, thực phẩm. Sắn trồng ở các tỉnh phía Bắc chủ yếu là sắn ngọt và tinh bột thu được không có HCN. Thành phần hoá học của tinh bột sắn phụ thuộc chủ yếu vào trình độ kĩ thuật chế biến sắn. Trong tinh bột sắn thường có các thành phần sau: Tinh bột : 83 ÷ 88% [5] Nước : 10,6 ÷ 14,4% Xenluloza : 0,1 ÷ 0,3% Đạm : 0,1 ÷ 0,4% Hình 2.1 Tinh bột sắn [17] Chất khoáng : 0,1 ÷ 0,6% Chất hoà tan : 0,1 ÷ 1,3% Tinh bột sắn có kích thước xê dịch trong khoảng khá rộng 5 ÷ 40 µm. Dưới kính hiển vi ta thấy tinh bột sắn có nhiều hình dạng khác nhau từ hình tròn đến hình bầu dục tương tự tinh bột khoai tây nhưng khác tinh bột ngô và tinh bột gạo ở chỗ không có hình đa giác. Cũng như các loại tinh bột khác tinh bột sắn gồm các mạch amilopectin và amiloza, tỷ lệ amilopectin và amiloza là 4:1. Nhiệt độ hồ hoá của tinh bột sắn nằm trong khoảng 60 ÷ 800C. 2.2. Mì chính và axit glutamic 2.2.1 Tính chất vật lý [6]   Bột ngọt (còn gọi là mì chính) là muối mononatri của axit glutamic hay nari glutamat. dễ tan trong nước, thường gọi là mì chính (bột ngọt) được dùng làm gia vị.     Axit glutamic  thuộc loại axit amin có chứa một nhóm amin và hai nhóm cacboxyl. Điều chế bằng cách tổng hợp hoặc lên men gluxit. Axit L (+) - glutamic (thường gọi axit glutamic) là những tinh thể không màu, tonc = 247 - 249oC (phân huỷ), thăng hoa ở 200oC, độ quay cực riêng với tia D ở 22oC: 31o. Ít tan trong nước, etanol; không tan trong ete, axeton. Đóng vai trò quan trọng trong việc trao đổi đạm. Dùng trong y học, trong nghiên cứu sinh hoá, bổ sung vào khẩu phần thức ăn. Axit L (+) - glutamic có vị ngọt của thịt, còn axit D (–) - glutamic không có vị đó. Hình 2.2 Cấu trúc phân tử axit glutamic[18] [29] 2.2.2.Vai trò của axit glutamic [7] Axit glutamic (còn gọi là axit – aminoglutaric) là hợp chất phổ biến nhất trong các protein của các loại hạt ngũ cốc, như trong prolamin của các hạt đậu chứa 43-46% axit này. Axit glutamic đóng vai rò rất quan trọng trong việc trao đổi chất của cơ thể động vật, nhất là các cơ quan não bộ, gan và cơ nâng cho khả năng hoạt động của cơ thể. Axit glutamic tham gia phản ứng thải loại amoniac, một chất độc với hệ thần kinh. Amoniac là chất thải trong quá trình trao đổi chất. Axit glutamic phản ứng với amoniac cho aminoaxit mới là glutamin. Trong y học, axit glutamic được dùng như thuốc chữa bệnh yếu cơ và choáng. 2.3. Phương pháp sản xuất axit glutamic: Có nhiều phương pháp để sản xuất axit glutamic, từ các nguồn nguyên liệu khác nhau. Hiện nay, trên thế giới có bốn phương pháp cơ bản + Phương pháp hoá học. [5, trang13] Phương pháp này ứng dụng các phản ứng tổng hợp hóa học để tổng hợp nên axit glutamic và các amino axit khác từ các khí thải của công nghiệp dầu mỏ hay các ngành khác. Tuy nhiên phương pháp này yêu cầu kĩ thuật cao, việc tách L-axit glutamic rất khó khăn nên giá thành sản phẩm cao. + Phương pháp thuỷ phân. [5, trang 13] Phương pháp này sử dụng các tác nhân là hóa chất hoặc enzyme để thủy phân các nguyên liệu có hàm lượng protein cao, tạo ra hỗn hợp các amino axit trong đó có axit glutamic. Sau đó tách axit glutamic ra khỏi hỗn hợp bằng phương pháp hóa lý. -Ưu điểm: + Khống chế được qui trình và các điều kiện sản xuất. + Có thể áp dụng ở các cơ sở thủ công, bán cơ giới hóa. + Ổn định được chất lượng sản phẩm của từng mẻ. -Nhược điểm: + Nguyên liệu sử dụng phải có hàm lượng protein cao + Sử dụng nhiều thiết bị, hóa chất, thiết bị chống ăn mòn + Hiệu suất thấp dẫn đến giá thành cao. + Phương pháp kết hợp [5, trang 15] Đây là phương pháp kết hợp giữa hóa học và lên men.Với phương pháp này hiệu suất cao nhưng nó đòi hỏi kĩ thuật trang thiết bị hiện đại và chính xác. Vì vậy phương pháp này chỉ dùng trong nghiên cứu. + Phương pháp lên men (sinh tổng hợp) [5, trang 14] Lên men là phương pháp được sử dụng rộng rãi để sản xuất axit glutamic. Phương pháp này dùng các chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp ra axit glutamic để sản xuất. - Ưu điểm: + Nguyên liệu rẻ hơn so với hai phương pháp trên. + Ít sử dụng hoá chất, thiết bị chống ăn mòn. + Hiệu suất quá trình rất cao, giá thành hạ. + Có thể sử dụng các loại nguyên liệu khác nhau . + Tạo ra axit glutamic dạng L, có hoạt tính sinh học cao. - Nhược điểm: + Quá trình đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật cao và nghiêm ngặt. + Đảm bảo vô trùng mới tạo sản phẩm. + Khó điều khiển được quá trình. 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 trực tiếp. Hình 2.3 Corynebacterium Glutamicum [20] [29] 2.4.Chủng vi sinh [20] Tham gia vào quá trình lên men sản xuất axit glutamic, chủng vi sinh thường sử dụng là: Corynebacterium Glutamicum, Brevibacterium Lactofermentus, Micrococus Glutamicus; nhưng chủ yếu nhất vẫn là chủng Corynebacterium Glutamicum (loại vi khuẩn này đã được nhà vi sinh vật Nhật Bản Kinosita phát hiện từ 1956, có khả năng lên men từ tinh bột, ngô, khoai, khoai mì để tạo ra axit glutamic). Hình 2.3 Corynebacterium Glutamicum [20] [29] Giống vi khuẩn thuần khiết này được lấy từ ống thạch nghiêng tại các cơ sở giữ giống, sau đó được cấy truyền, nhân sinh khối trong môi trường lỏng. Khối lượng sinh khối được nhân lên đến yêu cầu phù hợp cho quy trình sản xuất đại trà. Trước khi nhân, cấy, môi trường lỏng phải được thanh trùng bằng phương pháp Pasteur. Chủng vi khuẩn giống phải có khả năng tạo ra nhiều axit glutamic, tốc độ sinh trưởng phát triển nhanh, có tính ổn định cao trong thời gian dài, chịu được nồng độ axit cao, môi trường nuôi cấy đơn giản, dễ áp dụng trong thực tế sản xuất. * Cơ chế tổng hợp thừa axit glutamic: Tính thấm của màng tế bào bị thay đổi vì thiếu biotin, do tác dụng của penicillin hay dẫn xuất của chất béo. Nếu tính thấm không bị thay đổi thì chỉ diễn ra sự tổng hợp axit gutamic trong tế bào và không có sự tiết axit này ra môi trường. Như vậy, axit glutamic nồng độ cao sẽ ức chế phản ứng của glutamate-dehydrogenaza tạo thành axit glutamic. Do biến đổi về tính thẩm thấu, tế bào chỉ cho axit glutamic ra ngoài và trong nội bào nồng độ axit amin này thấp nên không có sự ức chế ngược bởi sản phẩm cuối cùng. Sự hư hại tính thấm xuất hiện khi nồng độ biotin tối ưu là 2 – 5g/l. Còn nồng độ bioin tối thích cho sự sinh trưởng của chủng ở khoảng 14g/l. Cũng có thể tạo ra sự hư hại này bằng cách bổ sung các chất hoạt động bề mặt như Tween 60-polyoxyetylen- socbitanmonostearat, Tween-40poyoxyetylen-sobitan-monopalmitat như penicillin. Các tác nhân bề mặt này được bổ sung vào giữa hay cuối pha sinh trưởng. Việc penicillin gây hư hại cho tính thấm có ý nghĩa thực tiễn đặc biệt vì nhờ đó có thể sử dụng các nguyên liệu phức tạp như rỉ đường [4, tr 19]. 2.5.Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men [7] 2.5.1. Độ pH của môi trường Các chủng vi khuẩn sinh tổng hợp L-Glutamic đều thích hợp ở môi trường trung tính hay kiềm yếu ở pH=6,7 – 8. Trong quá trình lên men độ pH giảm vì tạo ra axit glutamic và một số axit hữu cơ khác. Do đó phải điều chỉnh độ pH thường xuyên bằng NH+4. Nguồn NH+4 sử dụng phổ biến là ure, nước NH3, khí NH3, NH+4Cl,… 2.5.2.Sự cung cấp O2 Lên men tổng hợp axit glutamic là quá trình hiếu khí bắt buộc. Do đó sự cung cấp oxi trong khi lên men là hết sức quan trọng. Nếu thiếu O2 thì sản phẩm chủ yếu là axit lactic, nếu thừa oxi thì sản phẩm chủ yếu là axit -a-xetoglutaric. Oxi được cung cấp cho dịch lên men bằng cách sục không khí vô trùng kết hợp với khuấy trộn liên tục, vận tốc cánh khuấy 150 vòng \phút. 2.5.3 Nhiệt độ Nhiệt độ thích hợp nhất cho quá trình lên men là 26-37oC, trong thực tế lên men giai đoạn đầu ở 30-32oC và giai đoạn cuối 36-37oC. 2.5.4. Chất kích thích sinh trưởng Qúa trình tổng hợp axit glutamic rất cần biotin. Biotin không chỉ là chất sinh trưởng mà còn là chất xác định thành phần và số lượng các sản phẩm lên men. Sinh khối của vi khuẩn tăng tỉ lệ với hàm lượng biotin nhưng với axit glutamic thì không hoàn toàn như vậy: lượng axit glutamic được tạo thành nhiều nhất khi trong môi trường hàm lượng biotin thấp hơn nhiều so với hàm lượng biotin cần thiết cho sự phát triển tối đa của sinh khối. Biotin không làm thay đổi hoạt lực của các enzim tổng hợp nên axit glutamic mà ảnh hưởng đến tính thẩm thấu của màng tế bào, làm cho axit glutamic từ bên trong tế bào vi sinh vật khuyếch tán ra ngoài môi trường lên men. Nồng độ biotin thích hợp nhất cho sinh tổng hợp axit glutamic 2-5g\l. Nguồn cung cấp biotin là cao ngô, rỉ đường mía. Trong quá trình lên men nếu dùng rỉ đường mía làm nguồn cung cấp đường và biotin thì thường xảy ra hiện tượng thừa biotin sẽ không có lợi, sinh tổng hợp axit glutamic ít, nếu sục khí kém sẽ tạo ra alanin và axit lactic. Vì vậy, người ta phải bổ sung thêm penicilin để kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn trong môi trường giàu biotin đồng thời tăng trưởng quá trình tổng hợp axit glutamic. CHƯƠNG III CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 3.1.Chọn phương pháp sản xuất [5] Phương pháp lên men là phương pháp sử dụng rộng rãi hiện nay để sản xuất axit glutamic. Nguyên tắc: Dùng chủng vi sinh vật có khả năng tổng hợp ra axit glutamic để sản xuất. 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). 3.1.1. Phương pháp lên men gián đoạn Nguyên tắc của phương pháp này là đầu tiên tạo ra α_Ketoglutaric bằng các kĩ thuật vi sinh như nuôi cấy vi sinh vật. Sau đó, chuyển hoá α_Ketoglutaric thành axit glutamic nhờ enzyme aminotransferase và glutamatdehydrogenase. 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. 3.1.2. Phương pháp lên men trực tiếp Nguyên tắc của phương pháp này là sản xuất axit glutamic ngay trong dịch nuôi cấy bằng một loại vi sinh vật duy nhất. Các sinh vật này đều có hệ enzyme đặc biệt có thể chuyển tiếp đường và NH3 thành axit glutamic trong môi trường. Ưu điểm: + Sử dụng đường làm nguyên liệu có hiệu suất cao. + Nguyên liệu sử dụng rẻ tiền, dễ kiếm. + Nguyên liệu chứa đầy đủ các thành phần dinh dưỡng cho quá trình lên men. 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. Axit glutamic sản xuất chủ yếu ở Nhật Bản, chiếm 50 % sản lượng thế giới, chủ yếu bằng phương pháp lên men trực tiếp. Với những ưu điểm như vậy, ở đây tôi chọn phương pháp lên men một giai đoạn để sản xuất acid glutamic 3.2.Quy trình sản xuất axit glutamic từ tinh bột sắn [2] Tinh bột Nước Pha loãng Lọc to = 90-95 oC t = 40 –45 phút to = 125 oC t = 15 phút K2HPO4 0,15% MgSO4 0,075% MnSO4 0,0025% KH2PO4 0,2% Dịch hoá Termamyl Hạ nhiệt độ (60-650C) to = 60-65 oC t = 70h Đường hoá _amylaza Pha chế dịch lên men (pH= 6,7-6,9) Men giống Chuẩn bị men giống Thanh trùng và làm nguội Lên men Bã sinh khối tế bào Lọc tách sinh khối Than hoạt tính Cô đặc (Bx=30) Tẩy màu Ép lọc pH =3,22 to = 5 oC H2SO4 Axít hoá và kết tinh Ly tâm Dịch sau ly tâm Lọc rửa Sấy Làm nguội Phân loại Bao gói 3.3 Thuyết minh quy trình sản xuất 3.3.1 Nguyên liệu Tinh bột sắn là sản phẩm được chế biến từ củ sắn. Trong tinh bột sắn chứa 83-88% hàm lượng tinh bột. Hơn nữa, Việt Nam hiện là nước đứng thứ 3 về xuất khẩu tinh bột sắn. Vì vậy, tinh bột sắn thích hợp để làm nguyên liệu sản xuất axit glutamic Sử dụng xylo để chứa tinh bột. 3.3.2. Pha loãng, lọc [1] Pha loãng nhằm làm trương nở các hạt tinh bột và sau đó tiến hành lọc nhằm loại bỏ những chất cặn bã trong dịch tinh bột trước khi thủy phân. Nồng độ tinh bột hòa tan khoảng 33- 40 %. Sử dụng thiết bị hoà tan hình trụ, thép không rỉ, có cánh khuấy. 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. Sử dụng thùng lọc hình trụ, thép không rỉ, phía trên có màng lọc bằng thép. Hình 3.1. Thiết bị hoà tan tinh bột [21] 3.3.3.Dịch hoá [3] - amylaza, Mục đích của dịch hóa là chuyển hệ huyền phù các hạt tinh bột thành dạng dung dịch hòa tan chứa các dextrin có chiều dài mạch ngắn hơn. (C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6 Quá trình dịch hóa bằng enzym - amylaza được tiến hành ở t0 = 90-95, pH = 5,5 7. Tên chế phẩm enzym - amylaza được sử dụng là Termamyl . Thiết bị: Thực hiện quá trình dịch hóa trong các nồi phản ứng 2 vỏ, làm bằng thép không gỉ, thân hình trụ [6, tr 87]. Hinh 3.2.Thiết bị dịch hoá [23] 3.3.4.Làm nguội Dịch tinh bột sau khi dịch hóa có nhiệt độ khoảng 90 -950 C. Do đó, phải làm nguội để nhiệt độ dịch tinh bột giảm xuống khoảng 60-650 C để tiến hành quá trình đường hóa. 3.3.5.Đường hoá [3] Mục đích của đường hóa là nhằm chuyển dịch dextrose thành đường glucoza – nguồn dinh dưỡng mà vi sinh vật lên men có thể sử dụng được. Dùng emzym _amylaza để thực hiện quá trình này. Các thông số kỹ thuật của quá trình đường hóa này là: pH = 4,2 – 4,5; nhiệt độ 60 –65oC, thời gian 70h. Thiết bị sử dụng cho quá trính dịch hóa và đường hóa là nồi 2 vỏ làm bằng thép không gỉ, có thân dạng hình trụ Hinh 3.3.Thiết bị đường hoá[23] 3.3.6. Phối chế dịch lên men [6] Mục đích :Tạo ra môi trường cho VSV sử dụng trong quá trình lên men tạo sinh khối. Tiến hành: Phối trộn giữa dịch thuỷ phân tinh bột và các chất khoáng vào môi trường lên men theo bảng sau:[7] Dịch đường hoá : 13% K2HPO4 : 0,15% MgSO4.7H2O : 0,075% Hình 3.4 Thi
Luận văn liên quan