thiết kế nhà máy sản xuất mì chính hiện đại năng suất 1.600 tấn sản phẩmnăm từ nguyên liệu tinh bột sắn

Đồ án tốt nghiệp Trang:1 Năm 2009
LỜI MỞ ĐẦU
Mì chính, tên chính thức là monosodium glutamate, thường viết tắt là MSG,
(glutamat natri) là một muối natri của axit glutamic, một thứ amino axit có tự nhiên
trong cơ thể con người, trong protein thịt động vật và trong thực vật cà rốt, rong biển…
Axit amin là 1 thành phần rất cần thiết cho cơ thể. Thiếu một số axit amin là
nguyên nhân gây nên bệnh tật hay suy giảm sức khoẻ. Axit glutamic rất quan trọng đối
với cơ thể, là một loại axit amin tham gia vào việc cấu tạo nên protein của cơ thể.
Trong 20 loại axit amin có trong cơ thể thì axit glutamic thuộc loại axit amin thay thế
nghĩa là cơ thể có thể tổng hợp được và có công thức C
5
H
9
NO
4
. Ở điều kiện bình
thường cơ thể không cần axit glutamic cung cấp từ bên ngoài, ngày nay chúng được
dùng chủ yếu trong việc sản xuất chất điều vị. Năm 1908, giáo sư Ikeda trường đại học
Tokyo Nhật Bản đã phân tích thành phần rong biển, phát hiện trong rong biển có một
hàm lượng lớn natri glutamat và cũng chính natri glutamat đã tạo nên nên vị ngon cho
thực phẩm. Từ đó, người Nhật đã bắt đầu thực hiện chiết xuất natri glutamat có độ
thuần khiết cao để làm gia vị thực phẩm.
Tuy nhiên ngày nay axit glutamic được sản xuất từ nguyên liệu như tinh bột, rỉ
đường….Axit glutamic có vai trò quan trọng trong y học, sinh học và thực phẩm. Đây
là nguồn nguyên liệu chủ yếu sản xuất mì chính và một số chất điều vị khác, mục đích
của nó là tạo hương vị làm thức ăn thêm ngon hơn. Việc sản xuất axit glutamic là một
việc cần thiết, là ngành công nghiệp quan trọng cho công nghiệp chế biến thực phẩm,
dược phẩm nói riêng và ngành công nghiệp nói chung. Có rất nhiều phương pháp sản
xuất axit glutamic như tổng hợp hoá học, thuỷ phân và lên men vi sinh vật. Trong đó
phương pháp tổng hợp từ vi sinh vật có nhiều ưu điểm nhất. Sau đó dùng NaOH ở
nồng độ cao sản xuất ra mì chính. Đây là một trong những ứng dụng của công nghệ

sinh học vào trong sản xuất. Vì ý nghĩa đó nên ở đề tài này tôi chọn thiết kế nhà máy
sản xuất mì chính hiện đại năng suất 1.600 tấn sản phẩm/năm từ nguyên liệu tinh bột
sắn.[10]
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:2 Năm 2009
CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT
Axit glutamic là một sản phẩm mang lại nhiều lợi ích to lớn. Trong khi đó
khu vực miền Trung chưa có nhà máy sản xuất loại sản phẩm mì chính. Đây là một
lợi thế để Đà Nẵng bắt tay vào xây dựng và sản xuất.
1.1. Đặc điểm tự nhiên của thành phố Đà Nẵng
Có nhiều thuận lợi, Đà Nẵng nằm ở trung tâm của khu vực Miền Trung.
Diện tích tuy nhỏ nhưng có một lượng lớn diện tích chưa có mục đích sử dụng, đặc
biệt có khu công nghiệp Hoà Khánh là điều kiện thuận lợi cho phát triển nhà máy.
Thời tiết phân làm hai mùa rõ rệt, mùa mưa ít hơn. Hướng gió ổn định chủ
yếu là hướng Đông-Nam. Nhiệt độ không cao quá 37
0
C cũng không thấp quá 15
0
C,
độ ẩm tương đối thường ở mức 77%.
1.2.Vùng nguyên liệu
Thành phố Đà Nẵng nằm gần tỉnh Quảng Nam. Đây là địa phương có nguồn
nguyên liệu dồi dào cung cấp cho sản xuất. Quảng Nam có nhà máy tinh bột sắn.
Đây là điều kiện thuận lợi nhất để Đà Nẵng xây dựng nhà máy sản xuất mì chính.
1.3. Hợp tác hoá
Nhà máy sẽ đặt tại khu công nghiệp Hoà Khánh nên các điều kiện về hợp tác
hoá giữa các nhà máy và các nhà máy khác rất thuận lợi và sử dụng chung các công
trình công cộng như điện, nước, hệ thống thoát nước, giao thông….Nhờ đó sẽ giảm
thiểu vốn đầu tư ban đầu.Và tạo ra sản phẩm có giá thành kinh thấp hơn nhờ tiêu
thụ nhiều hơn.

1.4. Nguồn cung cấp điện, hơi và nhiên liệu
Đà Nẵng là một thành phố lớn lại có khu công nghiệp nên các vấn đề về điện, hơi,
nhiên liệu được thành phố đầu tư đáng kể. Nhà máy sẽ sử dụng nguồn điện, hơi có sẵn tại
khu công nghiệp.
1.5. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước
Nguồn cung cấp nước cho nhà máy như nước của công ty cung cấp nước thành
phố, hoặc cũng có thể sử dụng nguồn nước ngầm như khoan giếng…Ở đây ta chọn nước
máy từ nhà máy cung cấp nước thành phố.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:3 Năm 2009
Nước từ nhà máy đưa về đều được lắng, lọc, làm mềm và xử lý ion trước khi
sản xuất.
1.6. Giao thông vận tải
Đà Nẵng nằm trên quốc lộ 1A là đầu mối giao thông quan trọng của hai miền
Nam Bắc. Có cảng lớn có thể thông ra quốc tế. 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 điều kiện rất thuận lợi về giao thông.
1.7. Thoát nước
Nước thải nhà máy sau khi xử lý được đưa ra hệ thống cống thoát nước và
đến khu xử lý nước thải chung của khu công nghiệp.
1.8. Nhân công và thị trường tiêu thụ
Nhà máy tuyển lao động ở tại Đà Nẵng và các địa phương lân cận. Mặt khác
với mức độ đô thị hoá của thành phố hiện nay, lượng lao động vãn lai rất dồi dào.
Từ đó có thể thuê nhân công với giá rẻ. Thị trường tiêu thụ được chọn là thị trường
cho cả nước.
1.9. Nguồn tiêu thụ sản phẩm
Nguồn tiêu thụ cho sản phẩm ở đây chủ yếu hướng vào các công ty chế biến
Dược phẩm, các công ty chế biến thức ăn gia súc, gia cầm và thuỷ hải sản, các công
ty chế biến thực phẩm, các công ty sản xuất mỹ phẩm vì đây là các công ty cần một

lượng mì chính để phục vụ cho việc sản xuất.
Kết luận: tất cả các điều kiện trên là điều kiện thuận thuận lợi, có tính khả
thi để xây dựng nhà máy sản xuất mì chính tại khu công nghiệp Hoà Khánh của
thành phố Đà Nẵng.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:4 Năm 2009
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MÌ
CHÍNH
Trong công nghệ sản xuất và chế biến thực phẩm hiện nay, mì chính (bột
ngọt) là chất phụ gia thực phẩm được sử dụng khá rộng rãi.
Để hiểu biết rõ hơn về bột ngọt, chúng ta cùng tìm hiểu những thông tin cơ
bản về qui trình công nghệ đang được sử dụng rộng rãi hiện nay (như tại các công
ty bột ngọt VeDan, Ajino Moto…). Người ta áp dụng công nghệ vi sinh để trước
hết tạo ra axit glutamic, sau đó dùng NaOH ở nồng độ cao sản xuất ra mì chính
(muối glutamat natri). [ 9]
1. Nguyên liệu [10]
Để lên men sản xuất axit glutamic, người ta dùng nguyên liệu chủ yếu là dịch
có đường, hoặc rỉ đường, hoặc các nguồn nguyên liệu tinh bột đã qua giai đoạn
đường hóa. Khoai mì là nguyên liệu tinh bột được sử dụng nhiều nhất hiện nay.
Ngoài ra còn có các nguồn dinh dưỡng bổ sung như muối amôn, photphat, sulfat, biotin,
vitamin B…
Trong thực tế sản xuất, người ta dùng rỉ đường làm môi trường lên men thay
cho cao bắp. Rỉ đường thường pha loãng đến 13 – 14% và thanh trùng trước khi lên
men. Nếu là nguyên liệu chứa tinh bột, thì tinh bột phải được thủy phân (quá trình
dịch hóa và đuờng hóa) nhờ enzym a -b- amylaza rồi sau đó mới bổ sung thêm dinh
dưỡng vào môi trường lên men.
2. Chủng vi sinh [10]
Tham gia vào quá trình lên men sản xuất axit glutamic, chủng vi sinh thường
sử dụng là: Corynebacterium glutanicum, Brevibacterium gactofermentus,
Micrococus glutamicus, nhưng chủ yếu nhất vẫn là chủng Corynebacterium

glutamicum (loại vi khuẩn này đã được nhà vi sinh vật Nhật Bản Kinosita phát hiện
từ 1956, có khả năng lên men từ tinh bột, ngô, khoai, khoai mì để tạo ra axit
glutamic).
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:5 Năm 2009
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 (như đã
nói ở phần trên). 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.
3. Kỹ thuật sản xuất axit glutamic và mì chính [10]
Mì chính (còn gọi là bột ngọt ) là một trong 20 axit amin cấu tạo nên phân tử
protein được sử dụng nhiều trong thực tế cuộc sống vì công dụng của nó. Axit
glutamic sản xuất bằng phương pháp lên men vi khuẩn, với nguyên liệu là đường.
Quá trình này được xúc tác nhờ hệ enzym có sẵn trong vi khuẩn, chuyển hóa qua
nhiều giai đoạn trung gian với nhiều phản ứng khác nhau tạo ra nhiều sản phẩm
phụ, và cuối cùng là sản phẩm axit glutamic. Thực chất của quá trình này là đuờng
đuợc chuyển hóa (quá trình đường phân theo Enbden – Meyerhoff), rồi sau đó
thông qua chu trình Krebs của quá trình hô hấp hiếu khí của vi khuẩn, sản phẩm axit
glutamic được hình thành. Sự hình thành axit glutamic phụ thuộc vào sự tích tụ axit
a - xêtoglutaric trong tế bào vi khuẩn và sự có mặt của NH
3
và enzym xúc tác là
glutamat dehydrogenaza.
Phương pháp lên men vi khuẩn là phương pháp được sử dụng rộng rãi hiện
nay trên thế giới để sản xuất axit glutamic và mì chính. Hằng năm, sản lượng bột
ngọt cả thế giới sản xuất theo phương pháp này khoảng 25 – 30 vạn tấn. Ở Việt

Nam cũng có nhiều nhà máy sản xuất bột ngọt bằng phương pháp lên men như
VeDan, Ajino Moto, Việt Trì, Thiên Hương…
Để sản xuất bột ngọt từ axit glutamic bằng phương pháp lên men, quy trình
công nghệ được triển khai theo các giai đoạn sau:
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:6 Năm 2009
3.1. Chuẩn bị dịch lên men: Môi trường lên men được chuẩn bị sẵn từ các nguyên
liệu đường hoặc tinh bột (như đã nêu ở phần trên) được thanh trùng kỹ trước khi
cấy vi khuẩn lên men glutamic vào.
3.2. Giai đoạn lên men: dung dịch nhân sinh khối vi khuẩn, dung dịch lên men
được chuyển vào các dụng cụ, thiết bị lên men, sau corynebacterium glutamicum
vào, cho lên men trong điều kiện thoáng khí, giữ ở nhiệt độ 32 – 370C trong thời
gian 38 – 40 giờ. Kết thúc quá trình lên men, lượng axit glutamic có thể đạt 50 –
60g/ lít.
Trong thời gian lên men, pH sẽ chuyển dần sang axit do sự hình thành axit
glutamic do đó người ta thường bổ sung thêm dinh dưỡng vào môi trường nguồn
amôn (NH
4
Cl, (NH
4
)
2
SO
4
, urê) để giữ ổn định độ pH cho vi khuẩn hoạt động tốt.
Không được để điều kiện lên men là yếm khí vì sản phẩm tạo ra sẽ là axit
lactic. Để tạo thoáng khí, trong các thiết bị lên men bố trí bộ phận khuấy trộn dịch
với tốc độ V = 450 vòng/ phút.
3.3. Tinh sạch axit glutamic:
Kết thúc quá trình lên men, axit glutamic được tạo thành cùng với một số tạp

chất khác, do đó cần phải tinh chế các tạp chất này ra khỏi dung dịch chứa axit
glutamic. Phương pháp thường dùng là nhựa trao đổi rezin. Nhựa trao đổi rezin có
hai loại: rezin dương tính (mang tính axit) và rezin âm tính (mang tính kiềm).
Dịch lên men có chứa axit glutamic và tạp chất cho chảy qua cột nhựa (có
chứa rezin) từ dưới lên với tốc độ 150 – 180 lít/ phút, thời gian chảy qua cột là 150
– 180 phút. Song song, người ta cho dòng nước chảy qua cột cùng chiều với dung
dịch lên men để rửa các vi khuẩn bám vào bề mặt rezin. Giữ nhiệt độ trong cột trao
đổi ion là 60
0
– 65
0
C. Sau khi kết thúc quá trình trao đổi ion, dùng NaOH 4 – 5% để
tách axit glutamic ra khỏi cột (tốc độ chảy NaOH là 5 – 6m/ giờ, lưu lượng 100lít/
phút).
Người ta có thể sử dụng than hoạt tính để khử màu. Axit glutamic được thu
bằng cách điều chỉnh pH = 3,2 rồi cô đặc dung dịch và giảm nhiệt độ xuống 4
0
–
15
0
C sẽ thu được tinh thể axit glutamic với lượng 77 – 88% hoặc cao hơn.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:7 Năm 2009
3.4. Sự tạo thành mì chính:
Mì chính là muối natri của axit glutamic, gọi là glutamat natri. Dùng NaOH
40 – 50% để trung hòa dung dịch axit glutamic đến pH = 6,8, sau đó đem lọc, cô
đặc, và kết tinh bằng phương pháp sấy chân không ở nhiệt độ thấp sẽ thu được tinh
thể bột ngọt màu trắng. Độ tinh khiết của bột ngọt có thể đạt 99 – 99,6%
monoglutamat natri.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH

Đồ án tốt nghiệp Trang:8 Năm 2009
CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG
NGHỆ
3.1. Chọn phương pháp sản xuất
Axit glutamic là loại axit amin cơ thể có thể tổng hợp được, nó có nhiều
trong các loại thực phẩm như trong protein thịt động vật, thực vật như đậu peas, cà
rốt, rong biển…
Có nhiều phương pháp để sản xuất axit glutamic, bao gồm các phương pháp
sau:
3.1.1. Phương pháp hoá học
Phương pháp này trước đây được sử dụng thời gian dài ở các nước châu Âu.
Về nguyên tắc thì phương pháp này sử dụng các chất hoá học thông qua các phản
ứng mà tổng hợp nên. Tuy nhiên, phương pháp này tạo ra cả axit amin dạng D và L
đây là nhược điểm của nó. Và việc tách hai loại này ra gây tốn kém, không kinh tế.
3.1.2. Phương pháp thuỷ phân
Vào thế kỉ XIX người ta dùng phương pháp này để thu nhận axit glutamic.
- Nguyên tắc: Sử dụng axit hoặc enzyme để thuỷ phân các nguyên liệu có
hàm lượng protein cao, thu được các axit amin trong đó có axit glutamic. Sau đó
bằng phương pháp hoá lý tách riêng axit glutamic.
- Ưu điểm: + Khống chế được quy trình và các điều kiện sản xuất
+ Có thể áp dụng ở các cơ sở thủ công bán cơ giới hoá
+ Ổn định được chất lượng sản phẩm của từng mẻ
- Nhược điểm: + Nguyên liệu sử dụng phải có hàm lượng protein cao, giá
thành cao.
+ Sử dụng nhiều thiết bị, hoá chất, thiết bị chống ăn mòn.
3.1.3. Phương pháp lên men (sinh tổng hợp)
Đây 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.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH

Đồ án tốt nghiệp Trang:9 Năm 2009
- 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.
+ Có thể sử dung các loại nguyên liệu khác nhau nhờ vào
chủng vi sinh vật
- 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 được quá trình.
3.1.4. Phương pháp kết hợp
Đây là phương pháp kết hợp giữa phương pháp hoá học và lên men. Với
phương pháp này tuy mang lại hiệu suất cao nhưng nó đòi hỏi về kĩ thuật và trang
thiết bị hiện đại và chính xác. Vì vậy không thích hợp trong sản xuất công nghiệp,
chỉ dùng cho nghiên cứu.
Vì vậy, với những trình bày ở trên thì phương pháp lên men có nhiều ưu thế
hơn hết trong việc sản xuất axit glutamic để tạo ra mì chính. Nên đối với đề tài thiết
kế này tôi chọn phương pháp lên men để sản xuất mì chính.
3.2. Phương pháp lên men
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.
3.2.1. Phương pháp lên men hai giai 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.
Với môi trường cho trước cho phép ta tạo ra axit glutamic mà không tích luỹ axit
α_Ketoglutaric lượng lớn trong môi trường.
Quá trình chuyển hoá axit glutamic được thực hiện qua hai kiểu phản ứng
sau:

SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:10 Năm 2009
- Chuyển amin:
Axit α_Ketoglutaric + axit amin → L_glutamic + axit xetonic
- Amin hoá khử:
α_Ketoglutaric + NH
4
+ NADH + H
+
→ L_glutamic + H
2
O + NADP
+
Enzyme aminotransferase được lấy từ dịch nuôi cấy các vi khuẩn thối rửa
như Flavobacterium, Achromobacter, 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.
3.2.2 Phương pháp lên men một giai đoạn
Nguyên tắc của phương pháp này là sản xuất L_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 hoặc tiếp đường và NH
3
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.
Với những ưu điểm nêu trên, ở đây tôi chọn phương pháp lên men một giai
đoạn để sản xuất.
3.3. Nguyên liệu.

Để lên men sản xuất axit glutamic, người ta thường dùng nguyên liệu chủ
yếu là rỉ đường, hoặc các nguyên liệu tinh bột đã qua giai đoạn đường hóa.
Trong thực tế sản xuất, người ta dùng rỉ đường làm môi trường lên men. Rỉ
đường thường được pha loãng 13- 14% và thanh trùng trước khi lên men. Nếu là
nguyên liệu tinh bột thì tinh bột phải được thủy phân nhờ enzyme a- b- amylaza rồi
sau đó mới bổ sung chất dinh dưỡng vào môi trường lên men.
Để tận dụng được các nguồn nguyên liệu nhà máy chọn hai nguyên liệu trên
để nhà máy hoạt động năng suất cao hơn.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:11 Năm 2009
3.4. chủng vi sinh vật:
Tham gia vào quá trình lên men sản xuất axit glutamic, chủng vi sinh vật
thường dùng là: Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium lactofermentus,
Micrococus glutamicus.
Nhưng chủ yếu vẫn là chủng Corynebacterium glutamicum( loại vi khuẩn
này đã được nhà sinh vật Nhật Bản Kinosita phát hiện năm 1965 có khả năng lên
men tinh bột, ngô, khoai 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 để sản xuất đại trà.
Chủng vi sinh vật giống có khả năng tạo ra nhiều axit glutamic, tốc độ sinh
trưởng phát triển nhanh, có tính ổn định trong thời gian dài.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Hình 3.1 Corynebacterium glutamicum.
Đồ án tốt nghiệp Trang:12 Năm 2009
3.5. Qui trình công nghệ sản xuất mì chính.

SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đường hóa
Tinh bột khô/ướt

Hoà nước
Lọc cặn bã
a amylaza
Dịch hóa
Pha chế dịch lên men
pH = 6,7÷6,9
K
2
HPO
4
0,15%
MgSO
4
0,075%
MnSO
4
2%
Urê 2,2%
Thanh trùng
125
0
C,15 phút
Làm nguội 28÷30
0
C
Lên men pH = 8,0
dầu lạc 0,1%(phá bọt)
Giống gốc
Nhân cấp I
Nhân giống cấp II

Dịch sau lên men
Cô đặc pH 5,5 ÷ 6
pH= 5,5÷ 7
t
o
= 90÷ 110
o
g amylaza
pH= 4,2÷ 4,5
t
o
= 60÷ 62
o
t = 70
h
pH = 7
Acid hóa pH = 3,2
Kết tinh
Ly tâm
Lọc belt
H
2
SO
4
Chất lỏng nhẹ
Xử lý
t
o
= 5
o

t = 48
h
Đồ án tốt nghiệp Trang:13 Năm 2009
3.6. Thuyết minh qui trình
3.6.1. Xử lý nguyên liệu
Tinh bột
a) Hòa tan: mục đích nhằm các hạt tinh bột để dễ dàng cho quá trình dịch
hóa và đường hóa.
Thiết bị: thiết bị hòa tan có cánh khuấy
Hình 3.2.Thiết bị hòa tan có cánh khuấy
b) Lọc cặn bã.
Mục đích: Loại bỏ tạp chất cũng như cặn lắng.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Trung hòa( gắn Na)
Dung dịch mì chính
Tẩy màu
Kết tinh t = 24
h
Sấy, sàng phân loại hạt
Đóng gói
quản
Thành phẩm
cfdfdgfgsssdfff
Phân bón
Than hoạt tính
Đồ án tốt nghiệp Trang:14 Năm 2009
c) Thủy phân tinh bột bằng enzyme.
Mục đích: Chuyển toàn bộ tinh bột thành đường làm môi trường dinh dưỡng
cho vi sinh vật phát triển. Đường ở đây chủ yếu là glucoza.
Đường hóa với mục đích là chuyển tinh bột thành glucoza.

Quá trình này gồm hai bước: Dịch hóa và đường hóa.
+ Dịch hóa: Dịch sữa bột → xử lý a amylaza → dịch dextrose ( gồm các
đoạn từ 3÷ 5 phân tử glucoza). Quá trình diễn ra ở t
0
= 90÷110
0
C, pH = 5,5 ÷ 7, thời
gian 40 phút.
+ Đường hóa: dịch dextrose → xử lý g amylaza → dịch glucoza.
t
0
= 60÷ 62
0
C, pH = 4,2 ÷ 4,5, t = 70
h
g amylaza được bổ sung bằng tay và dịch chứa trong tank được lưu khoảng
70
h
→ đường glucoza.
3.6.2. Pha chế dịch lên men:
Mục đích: Tạo ra môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển để tạo sinh khối.
Tiến hành phối trộn dịch thủy phân tinh bột. Ngoài ra còn bổ sung một số
chất dinh dưỡng sau: - K
2
HPO
4
, MnSO
4
3.6.3. Thanh trùng và làm nguội.
Mục đích: Nhằm vô trùng môi trường dinh dưỡng trước khi lên men tránh

lây nhiễm các vi sinh vật gây bệnh và sau đó hạ môi trường dinh dưỡng xuống nhiệt
độ lên men thích hợp với vi sinh vật.
Tiến hành: - Thanh trùng ở 125
0
C trong 15 phút bằng hơi.
- Sau đó hạ nhiệt xuống 28 ÷ 30
0
C và pH = 8.
- Nồng độ đường ban đầu khoảng 10%.
Thiết bị thiết bị thanh trùng dạng liên tục dạng bản mỏng YHC- 5 [3, tr112]
3.6.4. Nhân giống.[ 3,tr171 ÷ 173]
Mục đích: Nhằm đảm bảo đủ lượng giống cần thiết cho quá trình lên men.
Quá trình nhân giống được tiến hành qua các bước sau:
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:15 Năm 2009
Giống gốc cấy truyền ra ống thạch nghiêng đời 1 cấy truyền ra
ống thạch nghiêng đời 2 lên men bình lắc (giống cấp 1) nuôi trong
thùng tôn (giống cấp 2) lên men chính (giống cấp 3).
3.6.4.1. Cấy truyền ra ống thạch nghiêng
-Môi trường thạch nghiêng:
Pepton: 1%
Cao thịt bò: 1%
NaCl tinh chế: 0,5%
Thạch: 2%
- 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/cm
2
. Sau đó hạ nhiệt độ xuống 50 ÷ 60
0

C, để
ống nghiệm nghiêng thạch đông lại.
- 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.
3.6.4.2. Giống cấp 1
-Môi trường giống cấp 1:
Đường glucoza tinh khiết 2,5%
Rỉ đường 0,25%
Nước chấm 0,32%
MgSO
4
.7H
2
O 0,04%
Fe
2+
, Mn
2+
(đã pha 2000g/l) 0,002%
Urê 0,5%
B
1
(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/cm
2
, sau đó để nguội xuống 50 ÷ 60
0

C rồi tiến hành cấy giống.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Hình 3.3 Ống thạch nghiêng
Hình 3.4. Bình tam giác
Đồ án tốt nghiệp Trang:16 Năm 2009
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 5
0
C.
3.6.4.3. Giống cấp 2. Chọn thiết bị lên men liên tục loại Biostar
®
D50 do hãng
Sartorius sản xuất[ 16]
- Môi trường cấp 2( thiết bị lên men 60 lít):
Đường glucoza 2000g
MgSO
4
24g
H
3
PO
4
60g
Nước chấm 300ml
Rỉ đường 600g
Urê 480g
Dầu lạc 60ml
B
1
20mg

KOH để pH = 9
- Chuẩn bị môi trường: Các chất được hoà trộn cùng với nước sau đó thanh
trùng ở 120
0
C trong thời gian 30 phút.Sau đó làm nguội xuống còn 32
0
C và tiến
hành lên men trong các thùng tôn.
-Tiến hành: Quá trình nuôi giống khống chế ở nhiệt độ 32
0
C, áp suất
1kG/cm
3
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 - 0,51/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 DO 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.
Nồng độ giống là 10g/lít.
3.6.5. Lên men.
Mục đích: Thông qua các hoạt động sống của vi khuẩn trong những điều
kiện thích hợp để chuyển hoá đường và đạm thành axit glutamic.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Hình 3.5. Thiết bị nhân
giống cấp II
Đồ án tốt nghiệp Trang:17 Năm 2009
Bổ sung không khí liên tục cho vi khuẩn hoạt động → (Step 1) trong 3 nồi
giữ giống, mỗi nồi 1500l → ( Step 2)trong nồi lên men, mỗi nồi 25000l, thời gian

lên men 24
h
→ (Step 3) trong 1 nồi lên men lớn 248000l, thời gian 30
h
.( Quá trình
lên men qua nhiều công đoạn như trên).
Trong quá trình lên men đường được bổ sung liên tục và tự động khi nồng độ
oxy hòa tan hoặc pH giảm. Nồng độ đường bổ sung từ 38 ÷ 45%.
Tiến hành : Lên men tiến hành qua 3 giai đoạn
-Giai đoạn đầu : 8÷12h, giai đoạn này chủ yếu là tăng sinh khối. Các chất có
trong môi trường thẩm thấu vào tế bào làm cho vi khuẩn lớn lên đạt kích thước cực
đại và bắt đầu sinh sản, phân chia. Ở giai đoạn này axit glutamic tạo ra rất ít. pH có
tăng từ 6,5÷6,7 lên 7,5÷8 (do bổ sung urê).
-Giai đoạn giữa : từ giờ thứ 10,12 đến giờ thứ 24,26. Không tăng số lượng tế
bào hoặc tăng rất ít. Đường và đạm vô cơ thể thẩm thấu qua màng tế bào vi khuẩn
và các quá trình chuyển hoá bởi men và các phản ứng để tạo axit glutamic trong tế
bào. Lượng axit sinh ra nhiều làm pH
giảm nên phải bổ sung thêm urê
để pH = 8. axit tạo ra đạt 30÷40g/l.
-Giai đoạn cuối : Các quá trình xảy
ra chậm dần cho đến khi hàm lượng đường
chỉ còn dưới 1% thì lên men kết thúc.
Nhiệt độ luôn giữ ở 32
o
C.
Lượng không khí : 30÷40cm
3
/giờ cho
1m
3

môi trường.
Cánh khuấy hai tầng : 180÷200vòng/phút.
Thời gian lên men: 40h
Khi bọt nhiều phải tiếp giống để phá bọt tạo điều kiện để CO
2
thoát ra.
Thiết bị : Dùng nồi lên men dạng đứng.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Hình 3.6. Thiết bị lên men
dang xylanh[3, tr 201]

Đồ án tốt nghiệp Trang:18 Năm 2009
3.6.6. Cô đặc.
Mục đích: Dịch lọc có nồng độ axit glutamic không cao nên ta cần phải bốc
hơi một phần nước có trong dịch lọc để làm tăng hàm lượng axit glutamic có trong
dịch lọc.
Tiến hành: Dịch sau lên men có nồng độ khoảng 17%, pH = 7 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 khoảng 30%, pH = 5,5 - 6. Hệ thống cô đặc chân
không sử dụng hơi nóng ở 120
0
C để gia nhiệt cho dịch và làm nước bốc hơi.
Thiết bị: dùng thiết bị cô đặc chân không ký hiệu ZN.
Hình 3.7. Thiết bị cô đặc chân không ZN- 2000[11]
ZN bao gồm các phần: nồi cô đặc, bộ ngưng tụ sơ bộ dùng tách khí và nước.
bộ ngưng thứ hai dùng làm mát và thu hồi dung môi.
3.6.7. Axit hóa.(kết tinh)
Dịch sau cô đặc sẽ được axit hóa bằng cách dùng H
2
SO

4
98% để hạ pH của
dịch xuống pH = 3,22. Đây chính là điểm đẳng điện pI của axit glutamic và tinh thể
sẽ được kết tinh.
Quá trình axit hóa xảy ra cần một lượng axit lớn vì vậy ta dùng thiết bị chịu
được axit cao.
Mục đích: Nhằm tách axit glutamic ra khỏi dung dịch axit glutamic.
Vì dịch sau khi axit hóa vẫn ở nhiệt độ cao 45
0
C nên giai đoạn kết tinh sẽ
dùng nước lạnh hạ nhiệt xuống còn 5
0
C ( dùng hệ thống trao đổi nhiệt có cấu trúc
xoắn ruột gà) để hạ nhiệt độ dịch axit hóa xuống càng thấp càng tốt. Ở nhiệt độ thấp
các tinh thể sẽ lớn dần lên. Thuận lợi cho quá trình ly tâm.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:19 Năm 2009
Thiết bị:

Hình 3.9.Thiết bị kết tinh có cánh khuấy [3,tr150]
3.6.8. Ly tâm:
Mục đích: Thu axit glutamic từ hỗn hợp có nước nhằm dễ dàng cho quá trình
sấy.
Dùng máy ly tâm (super decantor- SDC) cao tốc để tách hạt tinh thể trong
dịch sau kết tinh ra. Trong giai đoạn này tinh thể sẽ được thu hồi, dịch sau ly tâm
còn lẫn một ít axit glutamic ( khoảng 2%) và các vitamin, khoáng ,chất hữu cơ khác
→ dùng làm phân vi sinh.
Thiết bi.
Hình 3.10. Máy ly tâm siêu tốc[ 14]
3.6.9. Lọc belt

Tinh thể sau khi ly tâm có bám màu nâu sẽ được làm sạch bằng dịch sau quá
trình lọc. Quá trình lọc bằng máy lọc vải (belt filter) sẽ tách tinh thể và dịch rửa tinh
thể. Tinh thể đi tiếp qua quá trình trung hòa, dịch sau lọc sẽ được tái sử dụng cho
các quá trình trước đó.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:20 Năm 2009
Hình. 3.11. Thiết bị lọc vải Belt filter[13]
3.6.10. Trung hòa.
Tinh thể axit glutamic sẽ được phản ứng với NaOH( Xút) 40÷ 50% hoặc
Na
2
CO
3
(Soda) để trung hòa dung dịch axit đến pH= 6,8 tạo muối monosodium
glutamate. Đây là dung dịch mì chính hay gọi là NL ( neutralized liquit).
Hình 3.12. Thiết bị trung hòa có cơ cấu đảo trộn
( loại bơm bằng khí nén)[ 3,tr93]
3.6.11. Tẩy màu:
Mục đích: tạo dung dịch bột ngọt tinh
khiết, và có màu sắc hấp dẫn.
Dùng cột than hoạt tính để tẩy màu.
Hình 3.13. thiết bị tẩy màu
3.2.12. kết tinh:
Mục đích: tạo tinh thể glutamat natri bằng cách cô đặc chân không.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:21 Năm 2009
Thời gian kết tinh mì chính là t = 24
h
.
Thiết bị: Dùng thiết bị cô đặc ZN

3.2.13. Sấy:
Mục đích: Tinh thể natri glutamate sau
kết tinh có độ ẩm cao nên sấy để thành phẩm
được bảo quản tốt hơn. Do vậy đây là công
đoạn quan trọng để hoàn thiện sản phẩm.
Thiết bị: Dùng thiết bị sấy băng tải.
Hình 3.14. Thiết bị sấy băng tải[3, tr285 ]
3.2.14. sàng, phân loại:
Mục đích: phân loại các sản phẩm đạt chỉ tiêu
chất lượng.
Thiết bị: Sàng rung phân loại.
3.2.15. Đóng gói:
Mục đích: Để bảo quản sản phẩm khi đưa ra thị trường tiêu thụ. Tùy theo
yêu cầu mà người sử dụng có thể chọn sản phẩm có khối lượng khác nhau từ 100g ÷
0,5kg.
Thiết bị:
Hình 3.16. Máy đóng gói tự động SNB-II [15 ].
3.2.16. Tiêu chuẩn chất lượng:
Tinh thể mì chính thu được có màu trắng sáng. Độ tinh khiết đạt 99% ÷
99,6% monosodium glutamate.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Hình 3.15 Sàn rung phân loại[17]
Đồ án tốt nghiệp Trang:22 Năm 2009
CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
4.1.Giả thuyết:
Ta giả sử tổn hao của từng công đoạn so với tổn hao của công đoạn trước đó
là: - Pha loãng 0,5%
- Dịch hóa 1%
- làm nguội 0,25%
- Đường hóa 1,75%

- Pha chế dịch lên men: 1%
- Lên men: 1%
- Cô đặc: 1%
- Kết tinh(axit hóa): 1%
- Ly tâm: 1.25%
- Lọc(belt) 1,5%
- Trung hòa 0,5%
- Lọc và tẩy màu 0,25%
- Kết tinh 1%
- Sấy: 2%
Nhà máy sản xuất mì chính với năng suất 1.600tấn sản phẩm/năm.
4.2. Biểu đồ sản xuất:
Ngày làm việc 3 ca. Thì nhà máy mở cửa 365 ngày. Trong một năm nhà máy
có 30 ngày sửa chữa và 10 ngày nghỉ.
Vậy nhà máy có sản xuất: 365 – 40 = 325(ngày).
4.3. Cân bằng vật liệu:
Năng suất của 1 ngày là:
325
1600
= 4,92(tấn/ngày)= 4920(kg/ngày)
Năng suất của 1 ca là:
975
1600
= 1,64(tấn/ca)= 1640(kg/ca)
4.3.1. Sấy:
Tỉ lệ hao hụt: 2%.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:23 Năm 2009
Độ ẩm trước khi sấy là: 4%.
Độ ẩm sau khi sấy là: 0,5%.

Lượng ẩm trong mì chính thành phẩm là:
0,5x
100
4920
=24,6 (kg/ngày)
Lượng mì chính thành phẩm:
4920 – 24,6= 4895,4 (kg/ngày)
Lượng mì chính khô chưa tiêu hao:
4895,4 x
2100
100
−
= 4995,31 (kg/ngày)
Lượng mì chỉnh ẩm đi qua máy sấy:
(4995,31 + 24,6) x
4100
5,0100
−
−
= 5.202,92(kg/ngày)
Lượng ẩm tách ra:
5.202,92 - (4995,31 + 24,6) =183,01(kg/ngày)
4.3.2. Kết tinh:
Tỷ lệ hao hụt là: 1%.
Hiệu suất kết tinh là: 75%.
Lượng mì chính trong quá trình kết tinh là:
5.202,92 x
75
100
x

1100
100
−
= 7.007,30(kg/ngày)
4.3.3. Lọc và tẩy màu:
Tỷ lệ hao hụt là: 0,25%.
Hiệu suất lọc và tẩy màu là 95%.
Lượng mì chính trong quá trình lọc:
7.007,30 x
95
100
x
25,0100
100
−
= 7.394,59(kg/ngày)
4.3.4. Trung hòa:
Tỷ lệ hao hụt là 0,5%.
Là quá trình sử dụng NaOH phản ứng với axit glutamic tạo thành mì chính.
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:24 Năm 2009
Giả sử hiệu suất trung hòa là 95%.
PT: C
5
H
9
NO
4
+ NaOH

= C
5
H
8
NO
4
Na + H
2
O
147g 168g
Lượng mì chính tiêu hao:
7.394,59 x
5,0100
100
−
= 7.431,75(kg/ngày)
Lượng axit glutamic sau khi lọc là:
7.431,75 x
95
100
x
168
147
= 6845,03(kg/ngày)
4.3.5. Lọc:
Tỉ lệ hao hụt là 1,5%
Giả sử hiệu suất lọc là 95%.
Lượng axit glutamic trước khi lọc là:
6845,03 x
100

95
x
5,1100
100
−
= 7.315,02 (kg/ngày).
4.3.6. Ly tâm:
Tỷ lệ hao hụt là 1,25%.
Giả sử hiệu suất ly tâm là 85%.
Lượng axit glutamic sau khi axit hóa là:
7.315,02 x
100
85
x
100
100 1,25−
= 8.714,84(kg/ngày).
4.3.7. Axit hóa: ( kết tinh)
Tỷ lệ hao hụt là 1%.
Giả sử hiệu suất axit hóa là 80%.
Lượng axit glutamic trước khi kết tinh là:
8.714,84 x
100
80
x
1100
100
−
= 11.003,58(kg/ngày).
4.3.8. Cô đặc:

Tỷ lệ hao hụt là 1%.
Lượng axit glutamic sau khi cô đặc đã tính hao hụt là:
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH
Đồ án tốt nghiệp Trang:25 Năm 2009
11.003,58 x
1100
100
−
= 11.114,73(kg/ngày).
Theo ajno-moto sau quá trình lên men dung dịch axit glutamic chiếm 17%
tổng khối lượng dịch lên men, sau khi cô đặc nồng độ axit glutamic chiếm 30%.
Lượng axit glutamic cho quá trình cô đặc là:
11.114,73 x
100 70
100 83
−
−
= 19.614,23(kg/ngày).
4.3.9. Lên men:
Tỷ lệ hao hụt là: 1%.
Lượng dịch trước khi lên men:
19.614,23 x
1100
100
−
= 19.812,36(kg/ngày).
Trong quá trình lên men có bổ sung dầu lạc 0,1% để phá bọt, ure 1,8%[ 3]
m
ure 1,8%
= 19.812,36 x 1,8% = 356,62(kg/ngày)

m
dầu lạc 0,1%
= 19.812,36 x 0,1% = 19,81 (kg/ngày)
4.3.10. Pha chế dịch lên men:
4.3.10.1. Giống:
Giả sử tỷ trọng của dịch là d = 1050,1(kg/m
3
)→ thể tích dịch lên men là:
V =
1050,1
19.812,36
= 18,87(m
3
/ngày).
Lượng giống cho vào là 5% [1] thể tích môi trường.Vậy lượng giống cho vào
là V
gống II
= 18,87 x 5% = 0,94(m
3
/ngày).
Giả sử giống có khối lượng riêng là 1070(kg/m
3
). Khi đó khối lượng giống
cho vào là m
giống II
= 1070 x 0,94 = 1.005,80(kg/ngày).
Lượng giống cấp I bằng 10% lượng giống cấp II:
V
giống I
= 0,94 x 10% = 0,094(m

3
/ngày).
m
giống I
= 1070 x 0,094 = 100,58(kg/ngày).
Lượng giống thạch nghiêng bằng 10% lượng giống cấp I:
V
ống thạch
= 0,094 x 10% = 0,94. 10
-2
(m
3
/ngày).
m
ống thạch
= 0,94. 10
-2
x 1070 = 10,06(kg/ngày).
SVTH:Tô Đức Bằng GVHD: T.S TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH