Diese Präsentation wurde erfolgreich gemeldet.
Wir verwenden Ihre LinkedIn Profilangaben und Informationen zu Ihren Aktivitäten, um Anzeigen zu personalisieren und Ihnen relevantere Inhalte anzuzeigen. Sie können Ihre Anzeigeneinstellungen jederzeit ändern.
Đồ án tốt nghiệp 0 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: ...
Đồ án tốt nghiệp 1 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................
Đồ án tốt nghiệp 2 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
5.15.Thiết bị ly tâm...........
Đồ án tốt nghiệp 3 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
MỞ ĐẦU
Nước ta có nguồn sắn ...
Đồ án tốt nghiệp 4 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Có nhiều phương pháp sản xuấ...
Đồ án tốt nghiệp 5 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
cấp cho thị trường rộng lớn ...
Đồ án tốt nghiệp 6 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Lượng hơi đốt cung cấp cho c...
Đồ án tốt nghiệp 7 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Đồ án tốt nghiệp 8 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
CHƯƠNG II
TỔNG QUAN VỀ TÀI L...
Đồ án tốt nghiệp 9 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Bột ngọt (còn gọi là mì chín...
Đồ án tốt nghiệp 10 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
phản ứng với amoniac cho am...
Đồ án tốt nghiệp 11 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Đây là phương pháp kết hợp ...
Đồ án tốt nghiệp 12 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
từ 1956, có khả năng lên me...
Đồ án tốt nghiệp 13 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
2.5.Những yếu tố ảnh hưởng ...
Đồ án tốt nghiệp 14 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
tạo ra alanin và axit lacti...
Đồ án tốt nghiệp 15 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
CHƯƠNG III
CHỌN VÀ THUYẾT M...
Đồ án tốt nghiệp 16 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
trong công nghiệp axit amin...
Đồ án tốt nghiệp 17 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Ép lọc
Axít hoá và kết tinh...
Đồ án tốt nghiệp 18 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
3.3.3.Dịch hoá [3]
Mục đích...
Đồ án tốt nghiệp 19 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
3.3.5.Đường hoá [3]
Mục đíc...
Đồ án tốt nghiệp 20 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Mục đích: Nhằm vô trùng môi...
Đồ án tốt nghiệp 21 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
- Pha trộn môi trường: Dùng...
Đồ án tốt nghiệp 22 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Dầu lạc 60ml
B1 20mg
KOH để...
Đồ án tốt nghiệp 23 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Tiến hành: Môi trường sau k...
Đồ án tốt nghiệp 24 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
3.3.11. Cô đặc [2]
Dịch sau...
Đồ án tốt nghiệp 25 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Sau khi tẩy màu cần cho vào...
Đồ án tốt nghiệp 26 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
3.3.16. Lọc
Tinh thể sau kh...
Đồ án tốt nghiệp 27 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
3.3.18. Làm nguội
Tinh thể ...
Đồ án tốt nghiệp 28 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
dụng và cách sử dụng. Các t...
Đồ án tốt nghiệp 29 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
CHƯƠNG IV
CÂN BẰNG VẬT CHẤT...
Đồ án tốt nghiệp 30 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Số ngày làm việc trong năm:...
Đồ án tốt nghiệp 31 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Lượng axit glutamic trước k...
Đồ án tốt nghiệp 32 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
4.3.9. Cô đặc chân không
Tỉ...
Đồ án tốt nghiệp 33 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Lượng giống cấp I bằng 10% ...
Đồ án tốt nghiệp 34 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Chọn nồng độ của tinh bột l...
Đồ án tốt nghiệp 35 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
4.4. Tổng kết
Bảng 4.1. Bản...
Đồ án tốt nghiệp 36 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
CHƯƠNG V
TÍNH VÀ CHỌN THIẾT...
Đồ án tốt nghiệp 37 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Chọn hệ số chứa đầy: ϕ = 0,...
Đồ án tốt nghiệp 38 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
3
5,159
375
×
×
=⇒
π
tbV
D
...
Đồ án tốt nghiệp 39 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
+ Thể tích chứa ,l: 2000
+ ...
Đồ án tốt nghiệp 40 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Tinh bột sau khi đường hóa ...
Đồ án tốt nghiệp 41 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
3
45,0×
=⇒
π
tbV
D = 3
45,0...
Đồ án tốt nghiệp 42 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Vthiết bị =
75,0
82,1
= 2,4...
Đồ án tốt nghiệp 43 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Vậy số thiết bị là:1 thiết ...
Đồ án tốt nghiệp 44 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Chọn thiết bị lên men model...
Đồ án tốt nghiệp 45 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
- Số lượng bản lọc : 60 cái...
Đồ án tốt nghiệp 46 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Thể tích dung dịch axit glu...
Đồ án tốt nghiệp 47 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Diện tích truyền nhiệt (m2
...
Đồ án tốt nghiệp 48 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
+ Công suất động cơ, kW: 15...
Đồ án tốt nghiệp 49 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Chọn thiết bị sấy rung tầng...
Đồ án tốt nghiệp 50 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
5.19.Thiết bị đóng gói
Trọn...
Đồ án tốt nghiệp 51 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Bước gàu : L = 250 mm.
Chiề...
Đồ án tốt nghiệp 52 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Thể tích của dịch tinh bột ...
Đồ án tốt nghiệp 53 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Bảng 5.2 Bảng tổng kết tính...
Đồ án tốt nghiệp 54 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Các thùng chứa được tính th...
Đồ án tốt nghiệp 55 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
CHƯƠNG VI
TÍNH TỔ CHỨC VÀ X...
Đồ án tốt nghiệp 56 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
- Ca 1 từ 6h-14h.
- Ca 2 từ...
Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Bảng 6.1
STT Chức vụ Số lượ...
Đồ án tốt nghiệp 58 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
STT Chức năng Số người/ca S...
Đồ án tốt nghiệp 59 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Vậy số công nhân trực tiếp ...
Đồ án tốt nghiệp 60 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
6.2.2. Khu chứa nguyên vật ...
Đồ án tốt nghiệp 61 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
6.2.3. Kho thành phẩm
Chọn ...
Đồ án tốt nghiệp 62 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
+ Phòng kế hoạch : 4 × 4 = ...
Đồ án tốt nghiệp 63 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Kích thước: (6×6×4,8) m.
6....
Đồ án tốt nghiệp 64 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
57×0,60 = 34,2 (người).
Diệ...
Đồ án tốt nghiệp 65 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Nhà máy có 4 ôtô để vận chu...
Đồ án tốt nghiệp 66 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Trong nhà máy có trồng nhiề...
Đồ án tốt nghiệp 67 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Bảng 6.3: Tổng kết các công...
Đồ án tốt nghiệp 68 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Diện tích khu đất được tính...
Đồ án tốt nghiệp 69 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
CHƯƠNG VII
TÍNH HƠI - NƯỚC
...
Đồ án tốt nghiệp 70 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
tbm là nhiệt độ bề mặt thiế...
Đồ án tốt nghiệp 71 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
α = 9,3 + 0,058×44,25 = 12,...
Đồ án tốt nghiệp 72 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
t1: Nhiệt độ ban đầu của th...
Đồ án tốt nghiệp 73 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
D =
nh
M
ii
Q
−
=
3,1200,64...
Đồ án tốt nghiệp 74 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
Ta có:
n
W
D
.85,0
= , tron...
Đồ án tốt nghiệp 75 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
%820 =ϕ [ 13 - Tr 99 ]
2. H...
Đồ án tốt nghiệp 76 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
6. Nhiệt lượng không khí sa...
Đồ án tốt nghiệp 77 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
9. Nhiệt dung riêng của aci...
Thuyeminh 4595 0365
Thuyeminh 4595 0365
Thuyeminh 4595 0365
Thuyeminh 4595 0365
Thuyeminh 4595 0365
Thuyeminh 4595 0365
Thuyeminh 4595 0365
Thuyeminh 4595 0365
Thuyeminh 4595 0365
Thuyeminh 4595 0365
Thuyeminh 4595 0365
Nächste SlideShare
Wird geladen in …5
×

Thuyeminh 4595 0365

780 Aufrufe

Veröffentlicht am

aaa

Veröffentlicht in: Lebensmittel
  • Als Erste(r) kommentieren

Thuyeminh 4595 0365

  1. 1. Đồ án tốt nghiệp 0 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic” GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
  2. 2. Đồ án tốt nghiệp 1 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................0 CHƯƠNG I LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT...................................................4 1.1.Đặc điểm tự nhiên của tỉnh Quảng Nam ........................................................5 1.2. Vùng nguyên liệu..........................................................................................5 1.3. Hợp tác hóa...................................................................................................5 1.4. Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu ........................................................5 1.5. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước..................................................6 1.6.Giao thông vận tải:.........................................................................................6 1.7. Nhân công và thị trường tiêu thụ...................................................................6 1.8. Nguồn tiêu thụ sản phẩm...............................................................................6 CHƯƠNG II TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................8 2.1.Tinh bột sắn ...................................................................................................8 2.2.Mì chính và axit glutamic...............................................................................8 2.3. Phương pháp sản xuất axit glutamic:...........................................................10 2.4.Chủng vi sinh...............................................................................................11 2.5.Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men ..........................................13 CHƯƠNG III CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ.......15 3.1.Chọn phương pháp sản xuất ........................................................................15 3.2.Quy trình sản xuất axit glutamic từ tinh bột sắn ..........................................16 3.3 Thuyết minh quy trình sản xuất....................................................................17 CHƯƠNG IV CÂN BẰNG VẬT CHẤT..............................................................29 4.1 Chọn các số liệu ban đầu..............................................................................29 4.2. Biểu đồ sản xuất..........................................................................................29 4.3 Cân bằng vật liệu .........................................................................................30 4.4. Tổng kết......................................................................................................35 CHƯƠNG V TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ...........................................................36 5.1. Xylo chứa tinh bột: .....................................................................................36 5.2. Thiết bị hòa tan............................................................................................37 5.3. Thiết bị dịch hóa...........................................................................................38 5.4. Thiết bị đường hóa .......................................................................................39 5.5. Thùng pha chế dịch lên men:.......................................................................39 5.6. Thiết bị thanh trùng và làm nguội:.................................................................41 5.7.Thiết bị nhân giống cấp I:.............................................................................41 5.8. Thiết bị nhân giống cấp II: ..........................................................................42 5.9.Thiết bị nhân giống cấp III...........................................................................43 5.10. Thiết bị lên men ........................................................................................43 5.11. Thiết bị lọc rửa..........................................................................................44 5.12.Thiết bị cô đặc............................................................................................45 5.13. Thiết bị tẩy màu: .......................................................................................45 5.14. Thiết bị kết tinh:........................................................................................46
  3. 3. Đồ án tốt nghiệp 2 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 5.15.Thiết bị ly tâm............................................................................................47 5.16. Thiết bị lọc................................................................................................48 5.17. Sấy rung tầng sôi.......................................................................................48 5.18.Thiết bị phân loại.........................................................................................49 5.19. Thiết bị đóng gói.......................................................................................50 5.20. Chọn gàu tải..............................................................................................50 5.21. Chọn bơm .................................................................................................51 5.22.Thùng chứa................................................................................................53 CHƯƠNG VI TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG...............................................55 6.1.Tính tổ chức:................................................................................................55 6.2. Tính xây dựng nhà máy:..............................................................................59 6.3. Qui cách xây dựng nhà máy: .......................................................................65 CHƯƠNG VII TÍNH HƠI – NƯỚC.....................................................................69 7.1. Tính hơi. .....................................................................................................69 7.2. Tính nước....................................................................................................79 CHƯƠNG VIII KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM...................................................................................................................80 8.1. Kiểm tra đầu vào của nguyên liệu ...............................................................80 8.2. Kiểm tra các công đoạn sản xuất .................................................................80 8.3. Kiểm tra chất lượng sản phẩm.....................................................................81 CHƯƠNG IX AN TOÀN LAO ĐỘNG ................................................................82 9.1. Các nguyên nhân gây tai nạn lao động: ......................................................82 9.2. Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động:.................................................82 9.3. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động: .................................................83 KẾT LUẬN...........................................................................................................85 TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................86
  4. 4. Đồ án tốt nghiệp 3 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 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.
  5. 5. Đồ án tốt nghiệp 4 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 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
  6. 6. Đồ án tốt nghiệp 5 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 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:25,4o C. Mùa đông dao động từ 29-24o C. 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.
  7. 7. Đồ án tốt nghiệp 6 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 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.
  8. 8. Đồ án tốt nghiệp 7 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic
  9. 9. Đồ án tốt nghiệp 8 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 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% 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 ÷ 800 C. 2.2. Mì chính và axit glutamic 2.2.1 Tính chất vật lý [6] Hình 2.1 Tinh bột sắn [17]
  10. 10. Đồ án tốt nghiệp 9 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 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, to nc = 247 - 249o C (phân huỷ), thăng hoa ở 200o C, độ quay cực riêng với tia D ở 22o C: 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. 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 Hình 2.2 Cấu trúc phân tử axit glutamic[18]
  11. 11. Đồ án tốt nghiệp 10 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất 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]
  12. 12. Đồ án tốt nghiệp 11 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 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. 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 Hình 2.3 Corynebacterium Glutamicum
  13. 13. Đồ án tốt nghiệp 12 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic từ 1956, có khả năng lên men từ tinh bột, ngô, khoai, khoai mì để tạo ra axit glutamic). 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 – 5 µ g/l. Còn nồng độ bioin tối thích cho sự sinh trưởng của chủng ở khoảng 14 µ g/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]. Hình 2.3 Corynebacterium Glutamicum
  14. 14. Đồ án tốt nghiệp 13 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 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+4 Cl,… 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 -α-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 26-37o C, trong thực tế lên men giai đoạn đầu ở 30-32o C và giai đoạn cuối 36-37o C. 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 2-5gl. 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
  15. 15. Đồ án tốt nghiệp 14 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 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.
  16. 16. Đồ án tốt nghiệp 15 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất 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
  17. 17. Đồ án tốt nghiệp 16 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 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 Dịch hoá Termamyl Hạ nhiệt độ (60-650 C) Đường hoá γ _amylaza Pha chế dịch lên men (pH= 6,7-6,9) Thanh trùng và làm nguội Lên men Bã sinh khối tế bào Lọc tách sinh khối Cô đặc (Bx=30) Tẩy màu to = 60-65 o C t = 70h to = 90-95 o C t = 40 –45 phút to = 125 o C t = 15 phút K2HPO4 0,15% MgSO4 0,075% MnSO4 0,0025% Men giống Chuẩn bị men giống Than hoạt tính
  18. 18. Đồ án tốt nghiệp 17 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Ép lọc 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. H2SO4 pH =3,22 to = 5 o C
  19. 19. Đồ án tốt nghiệp 18 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 3.3.3.Dịch hoá [3] 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 α - amylaza được tiến hành ở t0 = 90-95, pH = 5,5 ÷7. Tên chế phẩm enzym α - 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]. 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. α - amylaza, Hình 3.1. Thiết bị hoà tan tinh bột [21] Hinh 3.2.Thiết bị dịch hoá [23]
  20. 20. Đồ án tốt nghiệp 19 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 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 γ _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 – 65o C, 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 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% MnSO4 : 0,0025% Cao ngô : 0,7% Điều chỉnh pH đến :6,7 ÷ 6,9 3.3.7 Thanh trùng và làm nguội [7],[2] Hình 3.4 Thiết bị pha chế [24] Hinh 3.3.Thiết bị đường hoá[23]
  21. 21. Đồ án tốt nghiệp 20 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 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. Tiến hành: dịch được bơm ngựơc chiều với hơi nước, để tạo ra quá trình trao đổi nhiệt. Thanh trùng ở 125o C Thời gian: 15 phút. Sau khi thanh trùng dịch phải được hạ nhiệt độ 30 ÷320 C Yêu cầu dịch lên men phải vô trùng tuyệt đối. Chọn thiết bị thanh trùng dạng bản mỏng 3.3.8. Giống vi sinh vật [5] Giống sử dụng là vi khuẩn Corynebacterium glutamicum. Mục đích là tạo ra đủ số lượng giống cần thiết cho quá trình lên men 3.3.8.1. Cấy truyền ra ống thạch nghiêng -Môi trường thạch nghiêng: [5] Pepton : 1% Cao thị bò : 1% NaCl tinh chế : 0,5% Thạch : 2% Hình 3.5. Thiết bị thanh trùng bản mỏng[25]
  22. 22. Đồ án tốt nghiệp 21 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic - Pha trộn môi trường: Dùng nước hoà tan các chất, cho thạch vào sau đó cho NaOH vào điều chỉnh pH = 7 ÷ 7,2. Cuối cùng cho môi trường vào ống nghiệm thanh trùng 20 ÷ 30 phút, áp lực 1kg/cm2 . Sau đó hạ nhiệt độ xuống 50 ÷ 600 C, để ống nghiệm nghiêng thạch đông lại, sấy ở 45 giờ ở t0 = 320 C, đem bảo quản lạnh. - Tiến hành : Dùng que cấy cấy giống gốc từ các ống thạch nghiêng để vào tủ ấm trong 24 giờ cho khuẩn lạc phát triển, ta được giống đời 1, cấy truyền sang ống thạch nghiêng một lần nữa ta được giống đời 2. 3.3.8.2. Giống cấp 1 -Môi trường giống cấp 1:[5] Đường glucoza tinh khiết 2,5% Rỉ đường 0,25% Nước chấm 0,32% MgSO4.7H2O 0,04% Fe, Mn (đã pha 2000g/l) 0,002% Urê 0,5% B1 (đã pha 150g/l) 0,00015% - Chuẩn bị môi trường: Dùng nước hoà tan các chất cho vào các bình tam giác 1000ml, sau đó điều chỉnh pH = 7 ÷ 7,2, sau đó đem đi thanh trùng 20 ÷30 phút, áp lực 1kg/cm2 , sau đó để nguội xuống 50 ÷ 600 C rồi tiến hành cấy giống. -Tiến hành: Giống từ các ống thạch nghiêng được cấy vào các bình tam giác sau đó đưa vào các máy lắc trong 24 giờ, sau đó bảo quản lạnh ở 50 C. 3.3.8.3. Giống cấp 2 - Môi trường cấp 2 (thiết bị lên men 60 lít): [5] Đường glucoza 2000g MgSO4 24g H3PO4 60g Nước chấm 300ml Rỉ đường 600g Urê 480g
  23. 23. Đồ án tốt nghiệp 22 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Dầu lạc 60ml B1 20mg KOH để pH = 9 - Chuẩn bị môi trường: Các chất được hoà trộn cùng với nước sau đó thanh trùng ở 1200 C trong thời gian 30 phút. Sau đó làm nguội xuống còn 320 C và tiến hành lên men trong các thiết bị lên men. -Tiến hành: Quá trình nuôi giống khống chế ở nhiệt độ 320 C, áp suất 1kG/cm3 không tiếp urê và dầu như quá trình lên men chính, lượng không khí cho vào khoảng: 850 ÷ 1100 lít/giờ, kiểm tra pH 1 giờ 1 lần hoặc lượng không khí tăng dần tính từ giống nhỏ sang lên men chính theo tỉ lệ 1,0 - 0,25 - 0,5l/l.phút: (lít không khí/lít môi trường /1 phút). 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. 3.3.9. Lên men [7],[2] Mục đích : Thông qua các hoạt động sống của vi khuẩn trong những điều kiện thích hợp để chuyển hoá đường và đạm thành acid glutamic. Nồng độ dịch lên men 10÷14%. Hình 3.6: Thiết bị nhân giống cấp II [26]
  24. 24. Đồ án tốt nghiệp 23 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Tiến hành: Môi trường sau khi chuẩn bị và thanh trùng xong được làm nguội đến nhiệt độ lên men và cấy men giống vào với tỉ lệ 1% để lên men. Thời gian lên men 32-38h, nhiệt độ lên men 32-38o C. Trong quá trình lên men phải cung cấp không khí vô trùng liên tục, bổ sung thêm ure để điều chỉnh pH của môi trường lên men và phải khuấy trộn. Do môi trường lên men tạo nên axit glutamic cùng với thành phần của môi trường có xu hướng làm tăng sức căng bề mặt. Vì vậy, trong quá trình lên men tạo thành nhiều bọt ảnh hưởng đến quá trình sinh tổng hợp nên phải sử dụng chất phá bọt. Trong quá trình lên men, đường được bổ sung liên tục và tự động khi nồng độ oxi hòa tan hoặc pH giảm. Nồng độ đường bổ sung từ 38 – 45% [2]. 3.3.10. Lọc Mục đích: để loại xác tế bào vi khuẩn sau quá trình lên men. Dung dịch sau lên men được lọc bằng thiết bị lọc khung bản. Hình 3.7: Thiết bị lên men [28]
  25. 25. Đồ án tốt nghiệp 24 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 3.3.11. Cô đặc [2] Dịch sau lên men có nồng độ axit glutamic khoảng 17 %, sẽ đưa qua hệ thống cô đặc chân không để tạo dung dịch axit glutamic có nồng độ khoảng 30% 3.3.12. Tẩy màu Mục đích: Dùng than hoạt tính để hấp thụ những chất màu, tạp chất được sinh ra trong quá trình lên men. Dùng thiết bị tẩy màu có cột than hoạt tính cố định và cho dung dịch cần tẩy di qua cột. 3.3.13. Ép lọc. Hình 3.8. Hệ thống lọc khung bản [27] Hình 3.9. Thiết bị cô đặc chân không [12]
  26. 26. Đồ án tốt nghiệp 25 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Sau khi tẩy màu cần cho vào thiết bị ép lọc để làm trong dung dịch. Sử dụng thiết bị lọc khung bản. 3.3.14. Axít hoá và kết tinh [5] Mục đích: chuyển axit glutamic từ pha lỏng sang pha rắn tinh thể. Axit hóa axit glutamic: Toàn bộ dung dịch axit glutamic thu được trên được đưa về thùng kết tinh. Cho cánh khuấy hoạt động liên tục để ngăn ngừa axit glutamic kết tủa quá sớm, kết tinh nhỏ và hiệu quả thấp. Cho H2SO4 98% vào để tạo điểm đẳng điện ở PH = 3,22 thì thôi và bắt đầu làm lạnh. Làm lạnh và kết tinh: dịch axit glutamic sau khi đạt pH đẳng điện thì cho nước lạnh khoảng 50 C vào vỏ thùng và làm lạnh. Trong quá trình này cánh khuấy hoạt động liên tục làm cho axit glutamic kết tinh xốp và tơi, sau ít nhất 48 giờ thì quá trình kết tinh kết thúc. 3.3.15. Ly tâm [2] Mục đích tách pha rắn và lỏng : - Pha rắn: gồm axit glutamic đã kết tinh và lắng xuống, thu được axit glutamic ẩm. - Pha lỏng: gồm nước và một ít axit glutamic không kết tinh hòa tan vào ta gọi đó là nước cái. Phần nước cái đưa đi kết tinh lại. Hình 3.10. Thiết bị kết tinh[29]
  27. 27. Đồ án tốt nghiệp 26 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 3.3.16. Lọc Tinh thể sau khi ly tâm còn ẩm và có bám màu nâu nên cần được làm sạch bằng quá trình ép lọc. 3.3.17. Sấy Mục đích : Axit glutamic hút ẩm rất nhanh nên sau ly tâm phải sấy ngay. 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. Hình 3.12. Thiết bị lọc [32]
  28. 28. Đồ án tốt nghiệp 27 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 3.3.18. Làm nguội Tinh thể axit glutamic được làm nguội trên băng tải làm nguội trước khi bao gói. 3.3.19. Phân loại Axit glutamic sau khi sấy được cho qua sàng rung phân loại để phân loại hạt trước khi đưa vào đóng gói. 3.3.20. Bao gói [2] 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. Tiến hành: Axit glutamic sau khi làm nguội được đưa vào máy đóng gói trong các túi 0,5 kg. Ở giữa túi có ghi nhãn hiệu, khối tịnh lượng, ngày sản xuất, hạn sử Hình 3.13. Thiết bị sấy rung tầng sôi [33] Hình 3.14 Máy phân loại XZS [33]
  29. 29. Đồ án tốt nghiệp 28 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic dụng và cách sử dụng. Các túi axit glutamic nhỏ 0,5kg được bọc trong 1 túi lớn khoảng 10 kg được bọc bằng giấy chống ẩm và đóng hộp carton đưa qua nhập kho [16]. Hình 3.15. Thiết bị bao gói đứng TTM-1300KB [33]
  30. 30. Đồ án tốt nghiệp 29 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic CHƯƠNG IV CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1 Chọn các số liệu ban đầu Năng suất của nhà máy: 4570 tấn sản phẩm/năm Nguyên liệu dùng: tinh bột. Ta giả sử tổn hao của từng công đoạn so với công đoạn trước đó như sau: Pha loãng,lọc 0,5% Dịch hoá 2% Đường hoá 2% Pha chế dịch lên men 1% Thanh trùng và làm nguội 1% Lên men 2% Lọc 2% Cô đặc 1% Tẩy màu 1% Axít hoá và kết tinh 1,5% Ly tâm 2% Lọc 1,5% Sấy 1% Phân loại 0,5% Làm nguội và bao gói 1% 4.2. Biểu đồ sản xuất Nhà máy làm việc một năm 12 tháng, một ngày làm 3 ca. Mỗi ca 8 giờ. 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. Ta có tổng kết thời gian sản xuất của nhà máy trong một năm như sau:
  31. 31. Đồ án tốt nghiệp 30 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Số ngày làm việc trong năm: 365 – 24 = 341 ngày. Số ca làm việc trong năm: 341 × 3 = 1023 ca. 4.3 Cân bằng vật liệu Nhà máy sản xuất axit glutamic tinh thể với năng suất 4570 tấn/năm. Như vậy năng suất mỗi ngày của nhà máy là: maxit glutamic = 4570 : 341 = 13,4 tấn/ngày = 13400 kg/ngày 4.3.1.Làm nguội và bao gói Tỉ lệ hao hụt là 1% Lượng axit glutamic trước khi bao gói là: 35,13535 1100 100 13400 = − × (kg/ngày) 4.3.2. Phân loại Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 0,5% Lượng axit glutamic thu được trước khi phân loại là: 37,13603 5,0100 100 35,13535 = − × (kg/ngày) 4.3.3. Sấy Tỉ lệ hao hụt là 1% Giả sử tinh thể axit glutamic có độ ẩm trước và sau khi sấy lần lượt là: Độ ẩm trước khi sấy là 3% Độ ẩm sau khi sấy là 0,4% Lượng tinh thể axit glutamic ẩm đem sấy là: 14109 3100 4,0100 1100 100 37,13603 = − − × − × (kg/ngày) 4.3.4. Lọc rửa Tỉ lệ hao hụt là 1,5% Giả sử độ ẩm của axit glutamic trước khi lọc là 8%. Độ ẩm sau khi lọc là 3%
  32. 32. Đồ án tốt nghiệp 31 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Lượng axit glutamic trước khi tiến hành lọc là: 14109 42,15102 8100 3100 5,1100 100 = − − × − × (kg/ngày) 4.3.5. Ly tâm Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này 2% Khối lượng axit glutamic trước khi ly tâm đã tính hao hụt là: 63,15410 2100 100 42,15102 = − × (kg/ngày) Giả sử độ ẩm của axit glutamic trước khi ly tâm là 11%. Độ ẩm sau khi ly tâm là 8% Lượng axit glutamic trước khi ly tâm là: 15930 11100 8100 63,15410 = − − × (kg/ngày) 4.3.6. Axit hóa, kết tinh Tỉ lệ hao hụt là 1,5%. Độ ẩm trước li tâm 11%, tức độ ẩm sau kết tinh là 11%. Nồng độ axit glutamic trước kết tinh 30% . [ 2] Lượng axit glutamic ẩm sau kết tinh đã có tính tổn thất: 15930 × )5,1100( 100 − × 70100 11100 − − = 47978,95 (kg/ngày). 4.3.7.Lọc ép Tỉ lệ hao hụt của quá trình này là 0,5% Lượng axit glutamic trước khi hao hụt là 05,48220 5,0100 100 95,47978 = − × (kg/ngày) 4.3.8. Tẩy màu Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 1% Khối lượng dịch axit glutamic trước khi tẩy màu là: 12,48707 1100 100 05,48220 = − × (kg/ngày)
  33. 33. Đồ án tốt nghiệp 32 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 4.3.9. Cô đặc chân không Tỉ lệ hao hụt 1% Sau khi cô đặc nồng độ axit glutamic là 30% nên lượng axit glutamic tạo thành là: 136,14612 100 30 12,48707 =× (kg/ngày) Nồng độ axit glutamic trong dung dịch đưa đi cô đặc là l7% nên lượng dịch đưa đi cô đặc là: 43,86875 17 100 1100 100 136,14612 =× − × (kg/ngày) 4.3.10. Lọc tách sơ bộ Tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 2% Khối lượng dịch axit sau khi hao hụt là: 39,88648 2100 100 43,86875 = − × (kg/ngày) 4.3.11. Lên men Tỉ lệ hao hụt là 2% Lượng dịch trước lên men: 54,90457 2100 100 39,88648 = − × (kg/ngày) Tỉ trọng của dịch là d=1035,049 kg/m3 , [12] suy ra thể tích dịch lên men là: 39,87 049,1035 54,90457 ==V (m3 /ngày) Lượng giống cho vào lên men là 5% thể tích dịch môi trường. Vậy lượng giống cho vào là Vgiống = 37,4 100 5 39,87 =× (m3 /ngày). Giống có khối lượng riêng là 1070 (kg/m3 ). Khi đó khối lượng giống cho vào là: mgiống = 4,37×1070=4675,9 (kg/ngày) Lượng giống cấp II bằng 10% lượng giống lên men Vgiống cấp II = 10% × 4,37 =0,437 (m3 /ngày). mgiống cấp II = 1070 × 0,437 = 467,59 (kg/ngày).
  34. 34. Đồ án tốt nghiệp 33 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Lượng giống cấp I bằng 10% lượng giống cấp II Vgiống cấp I = 10% ×0,437 = 0,0437 (m3 /ngày). mgiống cấpI = 1070 × 0,0437= 46,759 (kg/ngày). Khối lượng môi trường đem đi lên men là: 90457,54 – 4675,9 = 85781,64 (kg/ngày) 4.3.12. Thanh trùng và làm nguội Giả sử tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 1% Lượng môi trường trước khi tiến hành quá trình là: 12,86648 1100 100 64,85781 = − × (kg/ngày). 4.3.13. Pha chế dịch lên men Giả sử tỉ lệ hao hụt của công đoạn này là 1% Lượng môi trường trước khi xảy ra hao hụt là: 35,87523 1100 100 12,86648 = − × (kg/ngày). 4.3.14. Đường hóa Lượng axit glutamic có trong dịch sau khi lên men là: 22,15070 100 17 39,88648 =× (kg/ngày). Theo phương trình lên men, ta có: C6H12O6 + 2 3 O2 + NH3 C5H9NO4 + CO2 +3H2O 180 147 Hàm lượng đường để tạo thành axit glutamic là: 3,18453 147 180 22,15070 =× (kg/ngày) Chọn lượng đường hao hụt trong quá trình lên men 2%, phối chế 1% thì lượng đường cần có: 09,19020 1100 100 2100 100 3,18453 = − × − × (kg/ngày) Tỉ lệ hao hụt là 2%
  35. 35. Đồ án tốt nghiệp 34 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Chọn nồng độ của tinh bột là 40%. Phản ứng thủy phân: (C6H10O5)n + n H2O n C6H12O6 162n 180n Hàm lượng tinh bột sắn ban đầu là: 081,17118 180 162 09,19020 =× (kg/ngày). Lượng tinh bột trước khi đường hóa là: mtinh bột= 57,43668 40 100 2100 100 081,17118 =× − × (kg/ngày) 4.3.15. Dịch hóa Tỉ lệ hao hụt là 2% mtinh bột= 76,44559 2100 100 57,43668 = − × (kg/ngày) 4.3.16. Pha loãng,lọc Tỉ lệ hao hụt là 0,5%. Lượng dịch tinh bột trước khi vào lọc là: mtinh bột= 67,44783 5,0100 100 76,44559 = − × (kg/ngày)
  36. 36. Đồ án tốt nghiệp 35 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 4.4. Tổng kết Bảng 4.1. Bảng tổng kết khối lượng qua các công đoạn STT Công đoạn Khối lượng (kg/ngà y) (kg/ca) (kg/h) 1 Tinh bột ban đầu 17118,081 5706,027 713,25 2 Pha loãng,lọc 86875,43 28958,48 3619,81 3 Dịch hóa 88648,39 29549,46 3693,683 4 Đường hóa 90457,54 30152,51 3769,064 5 Pha chế dịch lên men 86648,12 28882,71 3610,338 6 Thanh trùng và làm nguội 87523,35 29174,45 3646,806 7 Lên men 43668,57 14556,19 1819,524 8 Lọc tách sơ bộ 44559,76 14853,25 1856,657 9 Cô đặc chân không 44783,67 14927,89 1865,986 10 Tẩy màu 48707,12 16235,707 2029,46 11 Lọc ép 48220,05 16073,35 2009,16 12 Axit hóa, kết tinh 47978,95 15992,983 1999,12 13 Ly tâm 15930 5310 663,75 14 Lọc rửa 15102,42 5034,14 629,26 15 Sấy 14109 4703 587,875 16 Phân loại 13603,37 4534,45 566,8 17 Bao gói 13535,35 4511,78 563,97
  37. 37. Đồ án tốt nghiệp 36 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic CHƯƠNG V TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1. Xylo chứa tinh bột: Xylo có thể tích đủ để chứa nguyên liệu sản xuất một giờ, có dạng hình trụ, đáy hình nón có góc nghiêng α =600 , được chế tạo bằng thép. Chọn hệ số chứa đầy ϕ =0,8. Thể tích xylo: V = VT + VN = ϕρ × m Trong đó, V: thể tích xylo, m3 h2 D VT: thể tích phần hình trụ, m3 V: thể tích phần hình nón, m3 m: khối lượng nguyên liệu cần xử lý, kg 600 ρ : khối lượng riêng của nguyên liệu, kg/m3 h1 ) 2244 ( 34 22 122 dDdDhh DV ×+++= ππ (1) h d Mà αtg dD h 2 1 − = . Chọn h2 = 1,3D và d = 0,2 m, h = 0,2 m Từ (1) ta được kết quả: 24 043,094,29 3 − = D V (2) Tinh bột cần trong 1ca : 57026,027 (kg). Gỉa sử tinh bột có độ ẩm là 10% thì khối lượng tinh bột là: 1,57083027,57026 1,0100 100 =× − =m (kg). Khối lượng riêng của tinh bột sắn: d = 1570 (kg/m3 ). [35] Thể tích của nguyên liệu tinh bột: Vtinh bột = d m = 1570 1,57083 = 36,35 (m3 ).
  38. 38. Đồ án tốt nghiệp 37 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Chọn hệ số chứa đầy: ϕ = 0,8 Thể tích xylo chứa: Vthiết bị = 8,0 35,36 = 45,45 (m3 ). Từ (2) 45,45 24 043,094,29 3 = − =⇒ D V D⇒ = 3,3 Đường kính xylo chứa: D = 3,3 m. Đường kính ống tháo liệu: d = 0,2 m. Chiều cao ống tháo liệu: h = 0,2 m. Chiều cao thân xylo: h2 = 1,3D = 4,29 m. Chiều cao chóp: αtg dD h 2 1 − = = 2,68 m. Chiều cao xylo: H = h2 + h1 + h = 4,29+ 2,68 + 0,2 = 7,17 ( m). Số xylo chứa: 1 xylo chứa. 5.2. Thiết bị hòa tan Thiết bị hòa tan được chế tạo bằng thép không gỉ, thân hình trụ, đáy và nắp hình chỏm cầu. Gọi h1 là chiều cao hình trụ, h là chiều cao nắp và đáy Chọn h1 = 1,6D; h = 0,1D. Thể tích hình học thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vcc Thể tích hình trụ: 3 2 1 2 4,0 4 6,1 4 D DDhD Vtr π ππ = × == Thể tích chỏm cầu: 1500 19 ) 4 3 ( 6 32 2 DD hhVcc ππ =+= Thể tích thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vchỏm cầu 3 3 3 375 5,159 1500 19 24,0 D D D π π π =×+= h1 h D
  39. 39. Đồ án tốt nghiệp 38 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 3 5,159 375 × × =⇒ π tbV D Giả sử một mẻ hòa tan trong 25 phút. Khối lượng riêng tinh bột sắn: d = 1570 (kg/m3) = 1,57 (kg/l). [20] Khối lượng riêng dịch tinh bột sắn 40 % :1,228 (kg/l). Theo bảng (4.2), thùng hoà tan phải chứa đủ lượng dịch tinh bột sắn hòa tan trong 1 giờ:1865,98 (kg/h). Thể tích dịch hòa tan trong 1 giờ: 228,1 98,1865 = 1519,53(l/h). Chọn hệ số chứa đầy thiết bị: ϕ = 0,8. Thể tích của thiết bị: 42,791 60 25 8,0 53,1519 =×=TbV (l)≈0,79 (m3 ) 3 5,159 37579,0 × × =⇒ π D = 0,84 (m). h1 = 1,6D = 1,6×0,84= 1,344 (m). h = 0,1D = 0,1×0,84 = 0,084 (m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h = 1,344 + 2 × 0,084 = 1,512 (m). Số thiết bị hòa tan:1 thiết bị. 5.3. Thiết bị dịch hóa Thiết bị dịch hóa là thiết bị 2 vỏ có thể chịu được axit và nhiệt độ [5, tr 87]. Khối lượng riêng dịch tinh bột sắn 40 %:1,228 (kg/l). Thể tích tinh bột cần được dịch hóa là: Vtinh bột = 9,1511 228,1 65,1856 = (l/h). Chọn thiết bị dịch hóa PZG-2000 Đặc tính kỹ thuật của thiết bị: [23]
  40. 40. Đồ án tốt nghiệp 39 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic + Thể tích chứa ,l: 2000 + Áp suất trong nồi: <0,1 + Áp suất ngoài vỏ: <0,1 +Diện tích trao đổi nhiệt (m2 ) 5 +Kích thước thiết bị: Ø 1,2×1,5 Thời gian dịch hóa là 45 phút nên số thiết bị là 75,0 60 45 = Vậy số thiết bị dịch hóa là 1 thiết bị. 5.4. Thiết bị đường hóa Thể tích tinh bột đường hóa là: Vtinh bột = 57,11853 228,1 19,14556 = (l/ca). Chọn thiết bị dịch hóa PZG-12000 [23] Đặc tính kỹ thuật của thiết bị: + Thể tích chứa ,l: 12000 + Áp suất trong nồi: <0,1 + Áp suất ngoài vỏ: <0,1 +Diện tích trao đổi nhiệt (m2 ) 18 +Kích thước thiết bị: Ø 1,8×3,5 Thời gian đường hóa là 70h nên số thiết bị là 75,8 8 70 = Vậy số thiết bị đường hóa là 9 thiết bị. 5.5. Thùng pha chế dịch lên men: Chọn thùng có dạng hình trụ đứng, vỏ thùng được làm bằng thép không gỉ. Bên trong có cánh khuấy, nắp và đáy hình chỏm cầu.
  41. 41. Đồ án tốt nghiệp 40 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Tinh bột sau khi đường hóa và pha chế dịch lên men có năng suất 3646,8 (kg/h). Khối lượng riêng dịch đường (14%) lúc này là: dichρ = 1039,98 (kg/m3 ). [12,trang 58] Thể tích của dịch lúc này là: Vdịch = m dich dich ρ = 1039,98 3646,8 = 3,5 (m3 ). Chọn hệ số chứa đầy là ϕ = 0,8 Ta có thể tích của thùng chứa là: Vtbi = ϕ dichV = 8,0 5,3 = 4,38(m3 ). Vthiết bị = Vtr + 2Vcc Vtr : là phần thể tích hình trụ Vcc : là phần thể tích hình chỏm cầu Gọi h1 là chiều cao hình trụ, h2 là chiều cao nắp và đáy Chọn h1 = 1,6D; h2 = 0,1D. Thể tích hình học thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vcc Thể tích hình trụ: 3 2 1 2 4,0 4 6,1 4 D DDhD Vtr π ππ = × == Thể tích chỏm cầu: 3 2 2 22 025,0) 4 3 ( 6 D D hhVcc =+= π Thể tích thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vchỏm cầu 333 45,0025,024,0 DDD ππ =×+= h h h D
  42. 42. Đồ án tốt nghiệp 41 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 3 45,0× =⇒ π tbV D = 3 45,0 38,4 ×π = 1,45(m) Suy ra: h1 = 1,6D = 1,6×1,45 = 2,32(m). h2 = 0,1D = 0,1×1,45 = 0,145 (m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h2 = 2,32 + 2 × 0,145 = 2,61 (m) Vậy chọn thiết bị pha chế có kích thước sau: D = 1,45 (m); H = 2,61(m). 5.6. Thiết bị thanh trùng và làm nguội: Thể tích dịch đem thanh trùng V = 98,1039 3610,3 = 3,47(m3 /h) Chọn 1 thiết bị thanh trùng dạng tấm: Đặc tính kỹ thuật của thiết bị tấm dạng truyền nhiệt BR4: [14] + Lưu lượng cực đại, m3 /h: 5 + Số lượng tấm truyền nhiệt: 143 + Bề dày tấm truyền nhiệt,mm: 0.3mm +Diện tích trao đổi nhiệt (m2 ) 60 + Kích thước thiết bị, mm: 1870×700×1400 +Khối lượng: (kg) 900 Số lượng thiết bị n= 20 15,47 =0,77. Ta chọn 1 thiết bị. 5.7.Thiết bị nhân giống cấp I: Lượng giống cấp I bằng 10% lượng giống cấp II [4,trang 119] Vgiống cấp I = 0,0437 (m3 /ngày)=1,82 (l/h) Hệ số chứa đầy ϕ = 0,75 Thể tích của thiết bị nhân giống là:
  43. 43. Đồ án tốt nghiệp 42 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Vthiết bị = 75,0 82,1 = 2,42(l) Chọn bình tam giác thủy tinh nhỏ có thể tích 1000ml làm thiết bị nhân giống cấp I. Thời gian nhân giống cấp 1 là từ 18h Số bình tam giác cần cho một ngày việc là: n = 24 18 42,2 × =1,82 bình. Ta chọn 2 bình tam giác. 5.8. Thiết bị nhân giống cấp II: Thể tích giống cấp hai cần nhân trong một ngày là 0,437 (m3 /ngày). Vcấp II = 0,437 (m3 /ngày) Chọn hệ số chứa đầy ϕ = 0,6 Thể tích của thiết bị nhân giống là: Vthiết bị = 6,0 0,437 = 0,72 (m3 ) Nhân giống cấp hai được thực hiên trong các nồi lên men có dạng hình trụ, nắp và đáy hình chỏm cầu. Tính toán như mục 5.5, ta được: 3 45,0× = π tbV D = 3 45,0 72,0 ×π = 0,79(m) Suy ra: h1 = 1,6D = 1,6×0,79 = 1,264(m). h2 = 0,1D = 0,1×0,79 = 0,079 (m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h2 = 1,264 + 2 × 0,079 = 1,422 (m) Vậy chọn thiết bị lên men có kích thước sau: D = 0,79 (m); H = 1,422(m). Thời gian nhân giống cấp II là 9h
  44. 44. Đồ án tốt nghiệp 43 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Vậy số thiết bị là:1 thiết bị 5.9.Thiết bị nhân giống cấp III Thể tích giống cấp ba cần nhân trong một ngày là 4,37 (m3 /ngày). Vcấp III = 4,37 (m3 /ngày) Chọn hệ số chứa đầy ϕ = 0,6 Thể tích của thiết bị nhân giống là: Vthiết bị = 6,0 4,37 = 7,28 (m3 ) Thiết kế nồi lên men để nhân giống cấp III tương tự như nồi nhân giống cấp II. Tính toán tương tự như mục 5.5 ta có: D = 1,72 (m); H = 3,302(m) Thời gian nhân giống sản xuất là 9h [5 - tr 173]. Số thiết bị nhân giống cấp III là: 1 thiết bị . 5.10. Thiết bị lên men Quá trình lên men được thực hiện gián đoạn trong các thiết bị lên men theo từng ca sản xuất. Tổng thời gian tiến hành lên men là 30h. Tổng thể tích dịch lên men trong một ca là . Vdịch = m dich dich ρ = 1035,049 30152,5 = 29,1(m3 ). Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị lên men là ϕ = 0,8 Thể tích của thiết bị lên men: Vthiết bị = 4,36 8,0 1,29 = (m3 ).
  45. 45. Đồ án tốt nghiệp 44 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Chọn thiết bị lên men model FXG 60.0 Thông số kĩ thuật thiết bị [28] Năng suất thiết bị (m3 ) :50 Đường kính (mm) :3100 Chiều cao (mm) :8550 Áp suất thiết kế trong tank (Mpa) :0,2 Áp suất thiết kế trong áo lạnh (MPa) :0,3 Số lượng cánh khuấy :2 Tốc độ đảo trộn (vòng/phút) :<110 Công suất động cơ (KW) :55 Kiểu truyền nhiệt : áo lạnh / ống trao đổi nhiệt Thời gian lên men một mẻ là 30h. Thiết bị ta tính cho một ca 8h. Số thiết bị cần chọn để quay vòng cho mẻ lên men là: 8 30 = 3,75 Vậy ta chọn 4 thiết bị lên men 5.11. Thiết bị lọc rửa Năng suất của dịch lọc 3693,68 (kg/h) Khối lượng riêng của dịch lên men xong (axit glutamic 17%) là 1063,4 (kg/m3 ) Thể tích của dịch lọc là Vdịch lọc = 4,1063 3693,68 = 3,47( m3 /h) Chọn thiết bị lọc: 000053423 9 −−− − CBB φ với các thông số kĩ thuật sau: - Năng suất : 9 m3 /h [14] - Diện tích bề mặt lọc : 19,5 m2
  46. 46. Đồ án tốt nghiệp 45 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic - Số lượng bản lọc : 60 cái - Kích thước bản : 565×575 mm - Áp suất làm việc : 2,5 kg/cm2 - Công suất động cơ điện : 4,5 kW - Kích thước thiết bị : (2.500×1.080×1.470) mm - Khối lượng : 1.470 kg. Số thiết bị: 38,0 9 3,47 = . Vậy ta chọn 1 thiết bị 5.12.Thiết bị cô đặc Theo bảng 4.2, lượng axit glutamic đưa đi cô đặc: 3619,8 (kg/h). Lượng axit glutamic sau cô đặc:2029,46 (kg/h). Lượng hơi nước bay hơi: 3619,8 – 2029,46 = 1590,34 (kg/h). Ta chọn thiết bị cô đặc chân không WZ-2000 . [12] Thông số chính của thiết bị: Năng suất bay hơi (kg/h) 2000 Áp lực hơi (MPa) <0,1. Độ chân không (MPa) -0,06 -0,08 Công suất điện (Kw) 9,3 Diện tích trao đổi nhiệt (m2) 15 Kích thước( m) 3,2×0,9×3,8 Số thiết bị cho quá trình cô đặc là 1000 4,535 =0,53 Vậy chọn 1 thiết bị cô đặc 5.13. Thiết bị tẩy màu: Lượng dung dịch axit glutamic đưa đi tẩy màu: 2029,46 (kg/h). Giả sử thời gian lưu 30 phút, lượng than hoạt tính chiếm 1/3 thể tích thiết bị. Khối lượng riêng axit glutamic 30% :1,186 (kg/l)
  47. 47. Đồ án tốt nghiệp 46 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Thể tích dung dịch axit glutamic 186,1 46,2029 = 1711,18(l). Hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,8. Thể tích thiết bị cần thiết kế: 8,0 18,1711 × 60 30 × 2 3 = 1604,23(l).= 1,6 (m3 ) Tính toán như mục 5.5, ta được: D= 1,06 (m). H = 1,908(m). Số thiết bị tẩy màu : 1 thiết bị 5.14. Thiết bị kết tinh: Thiết bị kết tinh có cánh khuấy. Có thân hình trụ tròn, nắp và đáy hình chóp cầu. Thiết bị làm việc gián đoạn. Lượng dịch đem kết tinh cho 1 ca là 15992,983(kg/ca) Khối lượng riêng của axit glutamic là 1162 (kg/m3 ) Thể tích của dịch là: 1162 15992,983 =13,76(m3 /ca) Chọn hệ số chứa đầy là 0,8 Thể tích của thiết bị là: 8,0 76,13 =17,2(m3 ) Chọn thiết bị nhiệt hai vỏ dung tích 30000L. Thông số kĩ thuật: [29] Thể tích (L) :30000 Thể tích thực tế (L) :32710 D h h1 h
  48. 48. Đồ án tốt nghiệp 47 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Diện tích truyền nhiệt (m2 ) :34,2 Đường kính thiết bị (mm) : 2900 Chiều cao thiết bị (mm) :4385 Tổng chiều cao thiết bị (mm) :7250 Khối lượng thiết bị (kg) :19800 Thời gian kết tinh là 48h. Nên số thiết bị cho quá trình kết tinh là 8 48 = 6 thiết bị. 5.15.Thiết bị ly tâm Khối lượng dung dịch axit glutamic trước khi vào máy ly tâm là 663,75kg/h Chọn thời gian ly tâm là 20 phút. Lượng dung dịch axit glutamic ly tâm được trong 1 mẻ. m= 60 20 75,663 × =221,25kg. Thể tích axit glutamic ly tâm trong 1 mẻ. V= 1162 221,25 =0,19(m3 ) Hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,8 Thể tích của thiết bị: V= 8,0 0,19 =0,238m3 Chọn máy li tâm DSD250SL Thông số kĩ thuật: [30] + Năng suất của thiết bị, m3 /h 2 + Số vòng quay lớn nhất của roto, v/p 5000
  49. 49. Đồ án tốt nghiệp 48 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic + Công suất động cơ, kW: 15 + Kích thước cơ bản, mm: 2000×1200×700 + Khối lượng, kg: 900 Số thiết bị ly tâm: n= 119,0 2 238,0 = . Vậy ta chọn số thiết bị ly tâm là 1. 5.16. Thiết bị lọc Lượng dịch axit glutamic đem lọc là 629,26 (kg/h). Thể tích dịch lọc: 1162 629,26 =V = 0,541 (m3 /h) Chọn thiết bị lọc belt filter model: DY1000-Q Thông số kỹ thuật: [32] Chiều rộng lưới lọc, mm : 1000 Vật liệu làm lưới lọc :Polyester Tốc độ lưới lọc :0,8-5,5 m/phút Công suất (KW) :1,5 Năng lực lọc rửa :4m3 /h Kích thước (mm) :5140×1650×2230 Khối lượng (kg) :4800 Số thiết bị lọc n= 4 0,3 = 0,07, ta chọn 1 thiết bị lọc. 5.17. Sấy rung tầng sôi
  50. 50. Đồ án tốt nghiệp 49 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Chọn thiết bị sấy rung tầng sôi để sấy tinh thể axit glutamic và thiết bị có khả năng làm việc liên tục. Khối lượng axit glutamic cần được sấy là: maxit glutamic =587,875kg/h Độ ẩm trước khi sấy là 3% và sau khi sấy là 0,4%. Model máy: ZLG 0,33×4,5 [33] Trọng lượng:1560 (kg). Bảng 5.1 Bề mặt sấy (m2 ) Nhiệt độ khí vào (0 C) Nhiệt độ khí ra (0 C) Năng suất bay hơi (kg/h) Kíchthước (mm) (L×W×H) 1,35 80 40 5÷35 4850×1350×1650 5.18.Thiết bị phân loại Khối lượng axit glutamic cần phân loại là:566,8 (kg/h) Chọn máy sàng rung ZS800 Thông số kĩ thuật: [33] Năng suất (kg/h) : 1000 Kích thước sàng : 5-200mesh Công suất : 0.75kw Tần số rung : 1500 lần/phút Trọng lượng : 480kg Kích thước : 1.2×1×1.4m Số thiết bị phân loại: n= 23,0 2500 566,8 = . Ta chọn 1 thiết bị
  51. 51. Đồ án tốt nghiệp 50 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 5.19.Thiết bị đóng gói Trọng lượng đóng gói là: 500 g. Năng suất đóng gói trong 1 giờ là: 563,97 (kg/h) ≈ 5,0 563,97 ≈1127,94 ( gói/h) Máy đóng túi DXD-1300KB Thông số kỹ thuật chính: [33] Năng suất: 10-30 túi/phút Phạm vi đóng gói: 100-1000g Độ chính xác đóng gói Sai số± 2% Tiêu hao khí nén : 0,6Mpa 300L/ phút Công suất điện : 3KW Điện áp : 220V Kích thước máy 800 x 700 x 2100 mm Kiểu hàn túi Hàn kiểu gối Số thiết bị đóng gói n= 6030 1127,94 × =0,62. Ta chọn số thiết bị là 1 thiết bị. 5.20. Chọn gàu tải Lượng tinh bột cần tải lên cyclon chứa bằng lượng tinh bột băng tải chuyển đi hoà tan là 1865,98(kg/h). Mật độ xếp của vật liệu là 500 (kg/m3 ). Ta chọn các thông số sau: Dung tích của gàu : V = 0,9 lít.
  52. 52. Đồ án tốt nghiệp 51 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Bước gàu : L = 250 mm. Chiều rộng tấm băng : B = 150 mm. Chiều rộng của gàu : b = 110 mm. Chiều cao của gàu : h = 132 mm. Chiều cao miêng gàu : h1 = 66 mm. Góc nghiêng của thành gàu là : α = 40. Góc lượn của đáy gàu là : r = 35 mm. Kích thước gàu tải 500×700×5500 mm. Năng suất của gàu tải tinh theo công thức: L KvV Q Z××× = ρ 6,3 Công suất truyền động của tang dẫn: η1000 QHg N = Trong đó g: Gia tốc rơi tự do, chọn g = 9,81 m/s2. η: Hệ số hữu dụng, chọn η = 0,8. Chọn vận tốc v = 0,2 m/s. Q = 3,6 100025,0 85,05002,09,0 × ××× × = 1,2 (tấn/h). N = 8,01000 81,951,1 × ×× = 0,067 (kW) 5.21. Chọn bơm Trong nhà máy sử dụng chủ yếu là bơm ly tâm Chọn bơm cho công đoạn xử lý nguyên liệu là:
  53. 53. Đồ án tốt nghiệp 52 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Thể tích của dịch tinh bột cần bơm là: V = 8 519,1 = 0,18 m3 /h Chọn bơm có hiệu là BЦH-5 để bơm nguyên liệu tinh bột trong nhà máy Thông số kỹ thuật như sau: [14 trang 372] + Năng suất, m3 /h: 5 + Áp suất, MPa: 0,08 + Tốc độ quay, vòng/phút: 1420 + Công suất động cơ, kW: 1,7 + Đường kính ống hút/đẩy, mm: 36/36 + Kích thước, mm: 432×290×285 + Khối lượng, kg: 29,3 Chọn bơm cho công đoạn xử lý axit glutamic là: Thể tích của dịch lên men sau khi pha chế cần được bơm là: V = 43,0 8 49,9 = m3 /h Chọn bơm có hiệu là BЦH-5 để bơm dịch lên men sau khi pha chế.
  54. 54. Đồ án tốt nghiệp 53 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Bảng 5.2 Bảng tổng kết tính và chọn thiết bị STT Tên thiết bị Kích thước(m) Số tbị 1 Cyclo chứa tinh bột D =3,3 ; H =7,17 1 1 Thiết bị hòa tan và lọc D =0,84; H =1,512 1 2 Thiết bị dịch hóa Ø1,2×1,5 1 3 Thiết bị đường hóa Ø1,8×3,5 9 4 Thiết bị pha chế dịch lên men D = 1,45; H = 2,61 1 5 Thiết bị thanh trùng và làm nguội 1870×700 ×1400 1 6 Thiết bị lên men D = 3100; H =8550 4 7 Lọc tách tế bào vi khuẩn 2,5×1,08×1,47 1 8 Cô đặc chân không 3,2×0,9×3,8 1 9 Tẩy màu D = 1,06; h = 1,908 1 10 Axit hóa, kết tinh D = 2,9; h = 4,385 6 11 Ly tâm 2×1,2×0,7 1 12 Lọc băng tải 5,1×1,6×2,2 1 13 Sấy băng tải 2155×1550×3110 1 14 Phân loại 1.2×1×1.4 1 15 Máy bao gói 0,8 x 0,7 x 2,1 1 16 Gàu tải vận chuyển tinh bột 0,500×0,7×5,5 2 17 Bơm xử lý nguyên liệu 0,432 x 0,29 x 0,285 18 Bơm xử lý axit glutamic 1,307 x 0,38 x 0,74 19 Thiết bị nhân giống cấp 3 D = 1,72; H = 3,302 1 20 Thiết bị nhân giống cấp 2 D = 0,79; H =1,42 1 5.22.Thùng chứa Các thùng chứa là các thùng hình trụ tròn, nắp và đáy bằng.
  55. 55. Đồ án tốt nghiệp 54 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Các thùng chứa được tính theo công thức: Vtbi = 4 2 HDπ Bảng 5.3 Bảng tổng kết các thùng chứa STT Công đoạn Kích thước 1 Thùng chứa sau thanh trùng và làm nguội D=2; H=1,35 2 Thùng chứa sau lọc D=1,6; H=2,1 3 Thùng chứa sau lọc(chứa bã) D=0,5; H=1,2 4 Thùng chứa sau cô đặc D=1,5; H=1,2 5 Thùng chứa sau tẩy màu D=1,5;H=1,2 6 Thùng chứa sau ép lọc D=1,5; H=1,2 7 Thùng chứa sau kết tinh D=1; H=0,9 8 Thùng sau khi ly tâm(chứa mật) D=0,5; H=1,5 h D
  56. 56. Đồ án tốt nghiệp 55 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic CHƯƠNG VI TÍNH TỔ CHỨC VÀ XÂY DỰNG -- -- 6.1.Tính tổ chức: 6.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy. 6.1.2.Tổ chức lao động của nhà máy: 6.1.2.1.Chế độ làm việc: Nhà máy sản xuất axit glutamic, năng suất 4570tấn sp/năm hoạt động liên tục, không kể ngày lễ, thứ 7 và chủ nhật. Trong đó tháng 11 là nghỉ 20 ngày để vệ sinh và bảo dưỡng thiết bị sản xuất và 4 ngày nghỉ tết âm lịch (Theo 4.1). Theo 4.1, số ngày nhà máy sản xuất là 341 ngày/năm. Mỗi ngày phân xưởng sản xuất làm việc 3 ca. GIÁM ĐỐC PGĐ KỸ THUẬTPGĐ KINH DOANH Phòng maketing Phòng kĩ thuật Tổ y tế, bảo vệ Phòng kế toán, tài vụ Phòng kế hoạch Phòng KCS Phòng hành chính Phân xưởng sản xuất Phân xưởng phụ trợ Phân xưởng cơ điện Kho
  57. 57. Đồ án tốt nghiệp 56 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic - Ca 1 từ 6h-14h. - Ca 2 từ 14h-22h. - Ca 3 từ 22h-6h sáng hôm sau. Khối hành chính làm việc 8h/ngày. - Sáng từ 7h30-11h30. - Chiều từ 1h30-5h30. 6.1.2.2. Tính nhân lực lao động: Thời gian làm việc của một công nhân Tlv=Thđ –(Tnghỉ lễ + Tchủ nhật+Tphép) Tlv=365 – 52 – 9 – 10 = 294 (ngày). Trong đó: 365 : là số ngày trong một năm. 52 : là số ngày chủ nhật trong một năm. 9 : là số ngày công nhân nghỉ lể. 10 : là số ngày công nhân nghỉ phép. Hệ số điều tiết công nhân K= 24,1 294 365 = 6.1.2.3. Nhân lực nhà máy: Lao động theo thời gian hành chính:
  58. 58. Đồ án tốt nghiệp 57 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Bảng 6.1 STT Chức vụ Số lượng 1 Giám đốc 1 2 Phó giám đốc 2 3 Thư kí giám đốc 1 4 Phòng kỹ thuật 4 5 Phòng kế hoạch 3 6 Phòng maketing 2 7 Phòng kế toán tài vụ 2 8 Phòng tổ chức hành chính 2 9 Phòng y tế 1 10 Nhà ăn 4 11 Công nhân vệ sinh 1 12 Lái xe 1 Tổng cộng 24 Lao động trực tiếp sản xuất: Bảng 6.2
  59. 59. Đồ án tốt nghiệp 58 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic STT Chức năng Số người/ca Số ca Số người 1 Xử lý tinh bột 2 3 6 2 Chuẩn bị môi trường lên men 1 3 3 3 Phân xưởng lên men 2 3 6 4 Phòng nhân giống 2 3 6 5 Phòng hóa lý, vi sinh 5 3 15 6 Lọc trong 1 3 3 7 Cô đặc chân không 1 3 3 8 Tẩy màu 1 3 3 9 Kết tinh 1 3 3 10 Ly tâm,ép lọc 1 3 3 11 Sấy 1 3 3 12 Đóng gói 1 3 3 13 Lái xe vận chuyển nguyên liệu, sản phẩm 4 3 12 14 Kho nguyên liệu 1 3 3 15 Kho thành phẩm 1 3 3 16 Phân xưởng cơ điện 3 3 9 17 Xử lý phụ trợ 3 3 9 18 Xử lí nước thải 1 3 3 19 Bảo vệ 1 3 3 20 Tổng cộng 33 99
  60. 60. Đồ án tốt nghiệp 59 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Vậy số công nhân trực tiếp sản xuất của nhà máy là: Csx = 99 (người). Từ đó ta có công nhân trực tiếp sản xuất mà nhà máy cần có là: Ncn = K.Csx = 1,24×99 = 122,76 Chọn 123 người. Số người lao động trong 1ca đông nhất bằng tổng số người lao động gián tiếp và số người lao động trực tiếp của một ca 24 + 33 = 57 (người). Tổng số lao động trong nhà máy : 123 + 24 =147 (người) 6.2. Tính xây dựng nhà máy: 6.2.1. Phân xưởng sản xuất chính. Trên cơ sở thiết bị của nhà máy và việc thiết kế mặt bằng ta có phân xưởng sản xuất chính với các thông số sau: Bước cột: khoảng cách giữa hai trục định vị dọc nhà B = 6 (m), gồm 11 bước cột, ⇒ chiều dài nhà: (10× 6) = 60 (m). Bước cột 6 (m), gồm 5 bước. ⇒ chiều rộng nhà: 4 × 6 = 24(m). Diện tích nhà: 60 × 24=1440 (m2 ). Phân xưởng sản xuất chính là nhà một tầng, tường bao bằng gạch thẻ dày 220 (mm), nhà cao 12,6(m), trần nhà được đổ bêtông cốt thép dày 100(mm). Tường ngăn giữa các phòng với nhau được xây bằng gạch thẻ dày 220(mm), cao 1(m), phần còn lại được ngăn cách bằng kính trong và khung nhôm dày 10(mm). Kích thước phân xưởng sản xuất chính: dài × rộng × cao = (60×24 ×10,8) m. Trụ nhà được làm bằng bêtông cốt thép, kích thước (200×200)mm, móng bêtông M200. Kết cấu mái dạng khung thép, chiều cao mái h=2 (m) Nền nhà: chống mòn, chống thấm, chịu được tác động cơ học (tải trọng của thiết bị).
  61. 61. Đồ án tốt nghiệp 60 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 6.2.2. Khu chứa nguyên vật liệu 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 1×0,4×03m và được xếp chồng lên nhau có khoảng trống để thông gió, mỗi chồng 10 bao. Vậy chiều cao mỗi chồng là 10 × 0,3 =3m. Khối lượng cần sản xuất trong 1 ngày: + Tinh bột: 17118,081(kg). Nguyên liệu cần chứa trong kho: mtinh bột = 17118,081 × 10 = 171180,81 (kg). Số bao tinh bột là 50 81,171180 = 3423,6~ 3424 (bao). Diện tích phần kho chứa tinh bột F1 = bn fN..α (m2 ). Trong đó: N: Tổng số bao nguyên liệu f: Diện tích chiếm chỗ mỗi bao, f = 0,4 m2 . nb: Số bao trong 1 chồng. α : Hệ số khoảng cách giữa các chồng, α = 1,1. Vậy F1 = 10 4,034241,1 ×× = 150,6 (m2 ). Diện tích phần đi lại chiếm 20% diện tích tổng 100 206,150 × = 30,1 (m2 ). Tổng diện tích của kho là : 150,6 + 30,1 = 180,7 (m2 ). Kích thước kho : 16×12×6 m.
  62. 62. Đồ án tốt nghiệp 61 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 6.2.3. Kho thành phẩm Chọn thùng carton có diện tích là 0,6 m2 để chứa các gói sản phẩm. Một thùng carton chứa 50 gói. Một ngày sản xuất được 5,0 13535,35 =27070,7gói. Sản phẩm dự trữ trong 7 ngày. Như vậy tổng số gói cần chứa là: 27070,7 ×7 =189494,9 (gói). Số thùng carton là 50 9,189494 = 3789,89 thùng. Các thùng carton được xếp trên kệ tầng cách mặt đất 0,5 mét. Mỗi kệ gồm 4 tầng, mỗi tầng xếp 4 hàng, mỗi hàng 20 thùng. Số thùng xếp được trên 1 kệ tầng là 80×4 = 320 thùng. Số kệ tầng cần là 320 89,3789 = 11,84. Chọn 12 kệ tầng, mỗi kệ tầng cách nhau 1 mét. Kích thước kho (24×18×7,2) m. 6.2.4 Nhà hành chính Gồm các phòng sau: + Phòng giám đốc : 6 × 4 = 24 (m2 ). + Phòng phó giám đốc : 2(4 × 4) = 32 (m2 ). + Phòng kế toán tài vụ : 4 × 4 = 16 (m2 ). + Phòng hành chính tổng hợp : 4 × 4 = 16 (m2 ). + Phòng kỹ thuật : 6 × 4 = 24 (m2 ). + Phòng maketing : 4 ×4 = 16 (m2 ). + Phòng thư kí : 3 × 4 = 12(m2 ).
  63. 63. Đồ án tốt nghiệp 62 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic + Phòng kế hoạch : 4 × 4 = 16 (m2 ). + Phòng y tế : 3 × 4 = 12 (m2 ). + Hội trường : Số công nhân của toàn nhà máy là 147 người, mỗi người chiếm 1m2 . Sân khấu rộng 4×6 = 24 m2 . Lối đi chiếm 2(20×1) = 40 m2 . Vậy diện tích hội trường là 147+ 24+ 40=211 m2 Ta có tổng diện tích các phòng chiếm là 399 m2 chưa kể cầu thang, hành lang, nhà vệ sinh…vv. Tổng diện tích cần xây dựng của nhà hành chính là 504 m2 Xây nhà 2 tầng, kích thước: Tầng 1: (42×6×4,2) m. Tầng 2: (42×6×4,2) m. 6.2.5 Xưởng cơ điện Chọn kích thước: ( 12 × 6 × 5,4) m. 6.2.6 Lò hơi, khí nén Đây là phân xưởng dễ xảy ra cháy nổ nên được đặt cuối hướng gió. Phân xưởng có phòng để đồ bảo hộ lao động. Phân xưởng đặt lò hơi có kích thước: (9×6×9) m. 6.2.7. Trạm biến áp Đặt ở góc nhà máy nơi ít người qua lại. Kích thước: (4×4×4,8) m. 6.2.8. Máy phát điện dự phòng Để đảm bảo làm việc liên tục nhà máy có trang bị máy phát điện dự phòng.
  64. 64. Đồ án tốt nghiệp 63 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Kích thước: (6×6×4,8) m. 6.2.9 Khu xử lý nước thải Nước thải trước khi thải ra đường thoát nước chung của khu công nghiệp cần được xử lý sơ bộ. Chọn diện tích khu xử lý nước thải là (18x6x4,8) m. 6.2.10 Khu xử lý nước Xử lý nước để pha chế dịch lên men, cho lò hơi… Kích thước: (12×6×4,8) m. 6.2.11. Đài nước Kích thước đài nước như sau: Chiều cao đặt đài nước: 14 m. Đường kính đài nước: 7 m. Đài nước là nơi cung cấp nước cho sản xuất và sinh hoạt. Lượng nước cần cung cấp cho sản xuất trong 1 h Theo mục7.2: 172,37(m3 ). 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 Vthiết bị= 78,202 85,0 37,172 = (m3 ) Chọn đường kính đài nước D = 7m, chiều cao là h = 2,5 714,3 78,2024 2 = × × m 6.2.12. Nhà sinh hoạt Nhà sinh hoạt vệ sinh gồm có: phòng phát mũ áo và thay mặc, phòng tắm rửa, nhà vệ sinh. Số nhân viên ca đông nhất là: 57 người. Khu vực thay đồ: Tính cho 60% nhân viên ở ca đông nhất là:
  65. 65. Đồ án tốt nghiệp 64 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 57×0,60 = 34,2 (người). Diện tích mỗi phòng thay đồ : 0,2 m2 /1 công nhân. Diện tích khu vực thay đồ: 0,2×35= 7(m2 ). Khu vực tắm: Tính cho 60% nhân viên ở ca đông nhất và 6 công nhân/1 vòi tắm. Số vòi tắm: 6 33 =5,5. Ta chọn 6 vòi. Kích thước mỗi phòng: (1×1×2,5) m. Như vậy diện tích nhà tắm là 6×(1×1) = 6 m2 . Nhà vệ sinh: số lượng nhà vệ sinh tính bằng 1/4 số nhà tắm. Số nhà vệ sinh: 4 6 =1,5. Ta chọn thiết kế 2 nhà vệ sinh. Kích thước mỗi phòng: (1×1,2×2,5) m. Diện tích nhà vệ sinh là 2×(1×1,2)=2,4 m2 . Tổng diện tích của nhà tắm và nhà vệ sinh là 7+6 + 2,4 = 15,4 (m2 ). Kích thước: (6×4×4,8) m. 6.2.13. Nhà để xe máy và xe đạp: Số xe được tính cho 80% nhân viên ca đông nhất. Mỗi xe chiếm 1 m2 . Diện tích nhà để xe là 0,8 x 57 x 1= 45,6 m2 Chọn nhà có kích thước: (9×6×3) m. 6.2.14. Gara ôtô:
  66. 66. Đồ án tốt nghiệp 65 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Nhà máy có 4 ôtô để vận chuyển hàng mỗi xe chiếm diện tích 18 m2 và 1 xe chở lãnh đạo chiếm diện tích là 8 m2 . Kích thước: (15×6×4,8) m. 6.2.15. Phòng bảo vệ: Xây dựng gần cổng chính nhà máy. Kích thước: (3×3×4,2) m 6.2.16. Nhà ăn: Tính cho 2/3 số công nhân nhân viên trong ca đông nhất là : 57× 3 2 = 38 ( người) Diện tích cho mỗi người là 2,25 m2 . Diện tích cần có: 38× 2,25 = 85,5 (m2 ). Kích thước: (18×6×4,8) m. 6.2.17. Kho nhiên liệu: Là nơi chứa nguyên liệu phụ cho sản suất. Kích thước: (6×4×4,8) m. 6.2.18. Kho hóa chất: Là nơi để đặt các thiết bị để hỗ trợ cho công tác phòng cháy chữa cháy. Kích thước: (6×4×4,2) m. 6.2.19. Khu đất mở rộng: Kích thước: (66×18) m. 6.3. Qui cách xây dựng nhà máy: Nhà máy có 2 cổng, xung quanh bao bằng hàng rào thép.
  67. 67. Đồ án tốt nghiệp 66 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Trong nhà máy có trồng nhiều cây xanh. Các đường đi lại được đổ nhựa, chiều rộng của đường là 6 (m). Khu sản xuất và khu hành chính được bố trí đầu hướng gió. Khu năng lượng, lò hơi, nhà vệ sinh, khu xử lý nước thải được bố trí cuối hướng gió để đảm bảo tốt yêu cầu vệ sinh tránh gây ô nhiễm và phòng chống cháy nổ tốt. 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 .
  68. 68. Đồ án tốt nghiệp 67 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Bảng 6.3: Tổng kết các công trình xây dựng trong nhà máy. TT Tên công trình Kích thước (D×R×C), m Diện tích, m2 1 Nhà sản xuất chính 60×24 ×10,8 1440 2 Khu nguyên liệu 18×12×6 216 3 Kho thành phẩm 24 × 18 × 7,2 432 4 Nhà hành chính – hội trường 42 × 6 × 7,2 252 5 Nhà ăn 18 × 6 × 4,8 108 6 Nhà để xe 9×6×4,8 54 7 Gara ôtô 15 × 6 × 4,8 90 8 Xưởng cơ điện 12×6 ×5,4 72 9 Trạm biến áp 4×4×4,2 16 10 Nhà phát điện 6×6×4,8 36 11 Nhà xử lý nước 12×6×4,8 72 12 Lò hơi, khí nén 9x6x9 54 13 Nhà vệ sinh 6×4×4,8 24 14 Đài nước D×H =7×5 35 15 Kho nhiên liệu 6 × 4 × 4,8 24 16 Nhà bảo vệ (2 nhà) 3 × 3 × 4,2 18 17 Khu xử lý nước thải 18x6x4,8 108 18 Nhà cứu hỏa 4 x4 x4,8 16 19 Khu đất mở rộng 66×18 1188 Tổng cộng 4255 Từ bảng số liệu, ta có tổng diện tích xây dựng nhà máy là: Fxd = 4255 (m2 )
  69. 69. Đồ án tốt nghiệp 68 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Diện tích khu đất được tính theo công thức: xd xd kđ K F F = (m2 ) [11, trang 44] Trong đó: - Fkđ: Diện tích khu đất xây dựng nhà máy - Fxd: diện tích xây dựng nhà máy, Fxd = 4255 (m2 ) - Kxd: Mật độ xây dựng, theo qui định Kxd = 0,35 ÷ 0,5. Chọn Kxd = 0,35 Thay số vào ta có: == 35,0 4255 Fkđ 12157,14 (m2 ) Hệ số sử dụng: kđ sd sd F F K = Trong đó: Fsd = Fxd + Fgt + Fhè rãnh + Fcây xanh Với, Fcx: Diện tích trồng cây xanh (bằng 25% tổng diện tích các công trình). Fcx = 0,25 × 4255 = 1063,75 (m2 ). Fgt: Diện tích đường giao thông (bằng 45% tổng diện tích các công trình). Fgt = 0,45 × 4255 = 1914,75(m2 ). Fhè rãnh = 0,3 × Fxd = 0,3 × 4255= 1276,5(m2 ) ⇒ Fsd = 8510 (m2 ) Thay số vào ta có: 70,0 14,12157 8510 Ksd == Vậy hệ số sử dụng đất của nhà máy là 0,70
  70. 70. Đồ án tốt nghiệp 69 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic CHƯƠNG VII TÍNH HƠI - NƯỚC 7.1. Tính hơi. 7.1.1. Tính nhiệt cho thiết bị dịch hóa tinh bột. 7.1.1.1. Lượng nhiệt đun dịch tinh bột từ 26,50 C lên 950 C. ( )12 ttCGQ −××= Trong đó: G: Khối lượng dịch trong nồi dịch hóa, G = 1856,6(kg). t2: Nhiệt độ cuối cùng : 95o C. t1: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị lấy bằng nhiệt độ môi trường : 26,5o C. C: Nhiệt dung riêng của dịch tinh bột C = Chtx + 4186(1 - x) (J/kgđộ). x: Nồng độ chất hoà tan. x = 6,1856 25,713 = 0,38 Cht: Nhiệt dung riêng của chất hoà tan khan. Cht = 0,607 (kcal/kg.độ) = 2541,38(J/kg.độ) C = 2541,38 ×0,38+ 4186×(1-0,38) =3561 (J/kg.độ) = 0,85 (kcal/kg.độ). =−××= )5,2695(85,06,1856Q 108100,5(kcal). 7.1.1.2. Lượng nhiệt giữ khối dịch ở 950 C trong 40 phút: Ta có: Q = F ×T×α×( tbm - tkk ) Trong đó, tkk là nhiệt độ môi trường, tkk = 26,50 C
  71. 71. Đồ án tốt nghiệp 70 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic tbm là nhiệt độ bề mặt thiết bị, tbm = 2 5,2695 + = 60,750 C α = 9,3 + 0,058×60,75 = 12,8 (W/m2 .độ). T = 45 × 60 = 2700 (giây). F = 5 (m2 ) Vậy Q = 5×2700×12,8×(60,75 - 26,5)= 5918400(J) = 1413,85 (kcal) Tổng nhiệt dùng cho nồi dịch hóa: Q = 109514,3 (kcal). 7.1.1.3 Chi phí hơi cho thiết bị dịch hóa: nnhn ii Q D − = ihn : Hàm nhiệt của hơi nước ở nhiệt độ hơi đốt. inn : Hàm nhiệt của nước ngưng. Ở 95o C, ihn = 647,0 (kcal/kgđộ). [12- Tr 312] inn = 120,3 (kcal/kgđộ). Lượng hơi cung cấp cho thiết bị dịch hóa được tính: D = nh M ii Q − = 3,1200,647 109514,3 − = 207,9(kg). Cường độ hơi tiêu tốn: Dh = T D = 45 609,207 × = 277,2 (kg/h). 7.1.2. Tính nhiệt cho thiết bị đường hóa tinh bột 7.1.2.1 Lượng nhiệt giữ khối dịch ở 620 C trong 70 giờ: Ta có: Q = F ×T×α×( tbm - tkk ) Trong đó, tkk : nhiệt độ môi trường, tkk = 26,50 C. tbm: nhiệt độ bề mặt thiết bị, tbm = 2 5,2662 + = 44,250 C.
  72. 72. Đồ án tốt nghiệp 71 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic α = 9,3 + 0,058×44,25 = 12,505 (W/m2 .độ) T = 70 × 3600 = 252000 (giây) F = 18(m2 ) Vậy Q = 18×252000×12,505×(44,25-26,5) =1006827570 (J) = 240476,6(kcal). 7.1.2.2. Chi phí hơi cho thiết bị đường hóa: nnhn ii Q D − = ihn : Hàm nhiệt của hơi nước ở nhiệt độ hơi đốt. inn : Hàm nhiệt của nước ngưng. Ở 120o C, ihn = 647,0 (kcal/kgđộ). [3 ] inn = 120,3 (kcal/kgđộ). Lượng hơi cung cấp cho thiết bị đường hóa được tính: D = nh M ii Q − = 3,1200,647 240476,6 − = 456,57(kg) Cường độ hơi tiêu tốn: Dh = T D = 70 57,456 = 6,5 (kg/h). 7.1.3. Tính nhiệt cho thiết bị thanh trùng dịch pha chế 7.1.3.1 Lượng nhiệt đun dịch tinh bột từ 26,50 C lên 1250 C. ( )12 ttCGQ −××= Trong đó: G : Khối lượng dịch đưa vào thanh trùng, G =3610,3 (kg) t2: 125o C
  73. 73. Đồ án tốt nghiệp 72 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic t1: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị lấy bằng nhiệt độ môi trường : 26,5o C C: Nhiệt dung riêng của dịch pha chế. C = 4186(1-x) (J/kg.độ). [6 - Tr 152] x: Nồng độ chất hoà tan )1,01(4186 −=C = 3767,4 (J/kg.độ) = 0,9 (kcal/kg.độ) 5,320056)5,26125(9,03,3610 =−××=Q (kcal). 7.1.3.2. Lượng nhiệt giữ khối dịch pha chế ở 1250 C trong 15 phút: Ta có: Q = F ×T2×α×( tbm - tkk ) Trong đó: tkk là nhiệt độ môi trường, tkk = 26,50 C tbm : nhiệt độ bề mặt thiết bị, tbm = 2 5,26125 + = 75,750 C α = 9,3 + 0,058×75,75 = 13,694 (W/m2 .độ) T2 = 15 × 60 = 900 (giây) F = 60 (m2 ) Vậy Q = 60 ×900×13,694×(75,75 - 26,5) =36419193 (J) = 8698,5 (kcal). Tổng nhiệt dùng cho thanh trùng dịch pha chế: Q = 328755 (kcal). 7.1.3.3. Chi phí hơi cho thiết bị thanh trùng dịch pha chế: nnhn ii Q D − = ihn : Hàm nhiệt của hơi nước ở nhiệt độ hơi đốt. inn : Hàm nhiệt của nước ngưng. Ở 120o C, ihn = 647,0 (kcal/kgđộ). [3] inn = 120,3 (kcal/kgđộ). Lượng hơi cung cấp cho thiết bị thanh trùng được tính:
  74. 74. Đồ án tốt nghiệp 73 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic D = nh M ii Q − = 3,1200,647 328755 − = 624,1 (kg). Cường độ hơi tiêu tốn: Dh = T D = 15 601,624 × = 2496,7(kg/h). 7.1.4. Công đoạn cô đặc dịch sau lên men 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%. Các đại lượng thứ nguyên có liên quan: DO: Hơi sống đi vào nồi đầu (kg/h). Wi: Lượng hơi thứ bốc ra từ các nồi (kg/h). Gđ: Lượng dịch lọc vào hệ thống, (kg/h). Gc: Lượng chế phẩm sau khi cô đặc, (kg/h). Xđ: Nồng độ chất khô của dịch lọc vào hệ thống chọn Xc: Nồng độ chất khô trong chế phẩm chọn Khối lượng nước bốc hơi trong quá trình cô đặc )/(),1.( hkg X X GW c d d −= Hay Gd = 3619,8(kg/h). Thay vào ta có lượng hơi thứ bốc ra: 58,1568) 30 17 1(8,3619 =−×=W (kg/h). Lượng hơi đốt cần cho quá trình cô đặc: Trong đó: D: Lượng hơi đốt cung cấp cho quá trình cô đặc.
  75. 75. Đồ án tốt nghiệp 74 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Ta có: n W D .85,0 = , trong đó: n: Số nồi cô đặc n = 1 0,85: Hệ số hiệu chỉnh. Thay số vào: 1.85,0 58,1568 =D = 1845,3 (kg/h). 7.1.5. Sấy axit glutamic Độ ẩm ban đầu của axit glutamic: W1 = 3% Độ ẩm cuối cùng của axit glutamic: W2 = 0,4% Nhiệt độ của không khí trước khi vào calorife: t0 = 26,50 C Nhiệt độ của không khí sau khi ra khỏi calorife: t1= 800 C Nhiệt độ của không khí sau khi ra khỏi máy sấy: t2= 400 C Nhiệt độ ban đầu của axit glutamic ban đầu chọn bằng nhiệt độ môi trường tvl =26,50 C Nhiệt độ của axit glutamic sau khi sấy tR2 = 400 C 7.1.5.1. Tính toán các trạng thái của không khí và vật liệu sấy 1. Các thông số trạng thái của không khí 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 Calorif e Máy sấy 1,1 ϕt 1,1 Ix 2,2 ϕt 2,2 Ix 0,0 ϕt 0,0 Ix
  76. 76. Đồ án tốt nghiệp 75 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic %820 =ϕ [ 13 - Tr 99 ] 2. Hàm ẩm của không khí bl bl PP P X ×− × ×= 0 0 0 622,0 ϕ ϕ ,(kg ẩm/kg kk) Ở nhiệt độ to = 26,5o C, áp suất hơi nước bảo hoà Pbl = 0,035227 (at), [ 12 - Tr 316 ] Áp suất chung của khí quyển, P = 1 (at) 0115,0 035227,082,01 035227,082,0622,0 622,00 = ×− ×× ×=X (kg ẩm/kg kkk). 3. Nhiệt lượng riêng của không khí ẩm ( ) 0000 79,12493 XttI ++= (kJ/kg kk) ( ) 715,550115,05,2679,124935,260 =××++=I (kJ/kg kkk). 4. Hàm ẩm của không khí sau khi qua calorife Nhiệt độ của không khí sau khi qua calorife là 800 C. Hàm ẩm của không khí : X1 = X0 = 0,0115 ( kg ẩm/kg kkk). Áp suất hơi nước bão hoà ở t1 = 800 C là Pbl = 0,483 (at). ( )062,01 1 1 + = Xp XP bl ϕ (%). ( ) 324,0 062,00115,0483,0 0115,01 1 = +× × =ϕ (%). 5. Nhiệt lượng của không khí nóng sau khi qua calorife ( ) 1111 79,12493 XttI ++= ( ) 316,1100115,08079,12493801 =××++=I (kJ/kg kkk).
  77. 77. Đồ án tốt nghiệp 76 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 6. Nhiệt lượng không khí sau khi ra khỏi máy sấy Do chỉ tính trong quá trình sấy lý thuyết nên 12 II = 7. Hàm ẩm của không khí sau khi ra khỏi máy sấy Chọn trạng thái không khí ra khỏi máy sấy là t2 = 400 C. ( ) 22122 79,12493 XttI ++= 0274,0 4079,12493 40316,110 79,12493 2 22 2 = ×+ − = ×+ − = t tI X (kg ẩm/kg kkk). Ở nhiệt độ t2 = 400 C, áp suất hơi bão hoà Pb2 = 0,0752 (at). ( )062,022 2 2 + = Xp XP b ϕ ( ) 076,4 062,00274,00752,0 0274,01 1 = + × =ϕ . 8. Lượng không khí khô vào máy sấy. Khối lượng acid glutamic ẩm trước khi sấy là 587,875(kg/h). Lượng nước bốc hơi: ( ) ( ) 747,15 3100 4,03875,587 W100 WWG W 1 211 = − −× = − −× = (kg/h). Khối lượng acid glutamic khô sau khi sấy đến độ ẩm 0,4% là: G2 = G1 – W = 587,875 – 15,747 = 572,128(kg/h). Lượng không khí khô vào máy sấy: 02 2G XX L − = , (kg/h). [10, trang 165]. 89,35982 0115,00274,0 572,128 = − =L (kg/h).
  78. 78. Đồ án tốt nghiệp 77 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic 9. Nhiệt dung riêng của acid glutamic Acid glutamic có công thức là C5H9NO4. C = M 1 n1c1+ n2c2 + n3c3 + ….. (J/kgđộ) [12 - Tr 152] Trong đó: M: Khối lượng mol của hợp chất. ni: Số nguyên tử của các nguyên tố trong hợp chất. cj: Nhiệt dung riêng của các nguyên tố tương ứng (J/kg.độ). Vậy nhiệt dung riêng của axit glutamic là: C = 147 1680042600019630975005 ×+×+×+× = 1478,7(J/kg độ). 10. Cân bằng nhiệt trong quá trình sấy. Nhiệt vào: - Không khí mang vào: 0IL × , (KJ/h). - Acid glutamic ẩm vào: vltCG ×× 11 , (KJ/h). - Nhiệt calorife cung cấp: Qc,(KJ/h). Nhiệt ra: - Không khí ẩm mang lại: 2IL × , (kJ/h). - Acid glutamic khô mang ra: 222 RtCG ×× , (kJ/h). Do tổn thất: 21,0 Q× , (kJ/h). Giả sử C1 = C2 = C = 1478,7 (J/kg.độ). Phương trình cân bằng nhiệt lượng: cRcV QtCGILQtCGIL ×+××+×=+××+× 1,022221110

×