Nội dung

Đồ án tốt nghiệp 0 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic” GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 1 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 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 Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 2 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 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 Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 3 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 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. Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 4 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 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 Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 5 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 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. Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 6 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 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. Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 7 Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh Đồ án tốt nghiệp 8 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 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% 0,1 ÷ 1,3% Chất hoà tan : Hình 2.1 Tinh bột sắn [17] 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] Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic Đồ án tốt nghiệp 9 GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 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] 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 Thiết kế nhà máy sản xuất axit glutamic