Đồ án Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic hiện đại từ tinh bột sắn với năng suất 3820 tấn sản phẩm/năm

 

MỤC LỤC

Trang

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1. LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 2

1.1. Ðặc điểm thiên nhiên và vị trí xây dựng 2

1.2. Nguồn cung cấp nguyên liệu 3

1.3. Khả năng hợp tác hoá liên hợp hóa 3

1.4. Giao thông vận tải 4

1.5. Nguồn cung cấp điện hơi nước 4

1.6. Nguồn cung cấp nhân công 4

1.7. Thị trường tiêu thụ sản phẩm 5

1.8. Xử lý chất thải 5

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 6

2.1. Giới thiệu về acid glutamic 6

2.2. Nguyên liệu sản xuất acid glutamic 7

2.3. Sản xuất acid glutamic bằng phương pháp lên men 9

2.4. Các phương pháp lên men acid glutamic 10

2.5. Các sản phẩm của quá trình lên men acid glutamic 11

2.6. Vi sinh vật trong sản xuất acid glutamic 12

2.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành axit glutamic 13

CHƯƠNG 3. CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT ACID GLUTAMIC 16

3.1. Quy trình sản xuất acid glutamic bằng phương pháp lên men trực tiếp 16

3.2. Thuyết minh quy trình sản xuất acid glutamic bằng phương pháp lên men trực tiếp 19

3.2.1. Hòa tan tinh bột sắn 19

3.2.2. Lọc cặn bã 19

3.2.3. Dịch hóa 19

3.2.4. Làm nguội 20

3.2.5. Đường hóa 21

3.2.7. Pha chế dịch lên men 22

3.2.6. Thanh trùng, làm nguội 22

3.2.8. Nhân giống 23

3.2.9. Lên men 25

3.2.10. Lọc dịch sau lên men 26

3.2.11. Cô đặc 27

3.2.12. Tẩy màu 28

3.2.13. Lọc ép 28

3.2.14. Kết tinh 29

3.2.15. Ly tâm 30

3.2.16. Rửa, ép lọc 30

3.2.17. Sấy, làm nguội 31

3.2.18. Phân loại, đóng gói 32

CHƯƠNG 4. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 33

4.1. Chọn các số liệu ban đầu 34

4.2. Tính cân bằng vật chất 34

4.2.1. Phân loại, đóng gói 35

4.2.2. Sấy 35

4.2.3. Lọc rửa 35

4.2.4. Ly tâm 35

4.2.5. Kết tinh 36

4.2.6. Lọc ép 36

4.2.7. Tẩy màu 36

4.2.8. Cô đặc 37

4.2.9. Lọc trong 37

4.2.10. Lên men 37

4.2.11. Thanh trùng dịch pha chế 39

4.2.12. Pha chế dịch lên men 39

4.2.13. Thủy phân tinh bột 40

4.2.14. Lọc dịch tinh bột 41

4.2.15. Hòa tan tinh bột 41

4.2.16. Giống 42

CHƯƠNG 5 . TÍNH VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHỦ YẾU 43

5.1. Tính và chọn các thiết bị chính 44

5.1.1. Thiết bị hòa tan tinh bột sắn 44

5.1.2. Thiết bị lọc cặn bã tinh bột 45

5.1.3. Thiết bị dịch hóa tinh bột 46

5.1.4. Thiết bị làm nguội 47

5.1.5. Thiết bị đường hóa tinh bột 48

5.1.6. Thiết bị pha chế dịch lên men 49

5.1.7. Thiết bị thanh trùng dịch lên men 50

5.1.8. Thiết bị lên men 51

5.1.9. Thiết bị nuôi cấy giống 52

5.1.10. Thiết bị lọc sinh khối 54

5.1.11. Thiết bị cô đặc chân không 55

5.1.12. Thiết bị tẩy màu 56

5.1.13. Thiết bị lọc ép sau khi tẩy màu 57

5.1.14. Thiết bị kết tinh 57

5.1.15. Thiết bị ly tâm 58

5.1.16. Thiết bị lọc belt 59

5.1.17. Thiết bị sấy 60

5.1.18. Thiết bị sàng phân loại 61

5.1.19. Thiết bị đóng gói 61

5.2. Tính và chọn các thiết bị phụ 62

5.2.1. Xylo chứa tinh bột: 62

5.2.2. Thùng chứa 64

5.3. Thiết bị vận chuyển 65

5.3.1. Băng tải làm nguội 65

5.3.2. Băng tải đứng (chữ Z) 66

5.3.2. Gầu tải 67

5.3.4. Chọn bơm 68

CHƯƠNG 6. TÍNH XÂY DỰNG 69

6.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy 70

6.2. Tổ chức lao động của nhà máy 70

6.3. Các công trình xây dựng của nhà máy 72

6.4. Qui cách xây dựng nhà máy 78

CHƯƠNG VII. TÍNH HƠI – NƯỚC 80

7.1. Tính hơi 81

7.2. Tính nước 82

CHƯƠNG VIII. KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 83

8.1. Mục đích của việc kiểm tra sản xuất 84

8.2. Kiểm tra nguyên liệu 84

8.3. Kiểm tra độ trong, màu sắc và chỉ tiêu vi sinh của nước sau khi xử lý 85

8.4. Kiểm tra các công đoạn sản xuất 85

CHƯƠNG IX. AN TOÀN LAO ĐỘNG 86

9.1. An toàn lao động 87

9.2. Bảo vệ môi trường 89

KẾT LUẬN 90

 

 

doc91 trang | Chia sẻ: netpro | Lượt xem: 3792 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic hiện đại từ tinh bột sắn với năng suất 3820 tấn sản phẩm/năm, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
không gỉ có áo lạnh bên ngoài thân hình trụ đáy và nắp hình chỏm cầu. Hình 3.10. Thiết bị kết tinh [26]. 3.2.15. Ly tâm Mục đích: Tách pha rắn và pha lỏng sau khi kết tinh nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sấy. Pha rắn: gồm acid glutamic đã kết tinh và lắng xuống, thu được acid glutamic ẩm. Pha lỏng: gồm nước và một ít acid glutamic không kết tinh hòa tan vào ta gọi đó là nước cái. Phần nước cái đưa đi kết tinh lại. Thiết bị: Sử dụng thiết bị ly tâm ngang để tách pha rắn acid glutamic và pha lỏng là nước ra. Hình 3.11. Thiết bị ly tâm ngang [20]. 3.2.16. Rửa, ép lọc Mục đích: Tinh thể sau khi ly tâm còn ẩm và có bám màu nâu nên cần được làm sạch bằng quá trình ép lọc. Thiết bị: Chọn thiết bị lọc Belt Filter Pres Hình 3.12. Thiết bị lọc Belt Filter Pres [27]. 3.2.17. Sấy, làm nguội Mục đích: Acid glutamic hút ẩm rất nhanh nên sau ly tâm phải sấy ngay. Để làm sáng bóng hạt acid glutamic và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sau (bảo quản). Thông số kỹ thuật: Độ ẩm acid glutamic sau khi sấy: 0,5-1%. [6,Tr 12]. Thời gian sấy mất khoảng gần 2 giờ [8, Tr 131]. Thiết bị: Sử dụng máy sấy vi sóng diệt khuẩn dạng băng tải. Hình 3.13. Máy sấy vi sóng diệt khuẩn dạng băng tải [28]. Nguyên lý làm việc: Sử dụng vi sóng sản xuất bởi bộ sản sinh vi sóng để thực hiện làm nóng nguyên liệu cần sấy và tác động vào nguyên tử nước trong nguyên liệu hoặc dung môi, do đó có thể nhận năng lượng và biến nó thành nhiệt và bay hơi để đạt mục đích sấy nguyên liệu và diệt khuẩn. Đặc điểm: Tốc độ gia nhiệt nhanh, đồng đều. Tiết kiệm năng lượng, hiệu quả cao. Dễ điều khiển, linh hoạt và thao tác thuận tiện. Không bay bụi, dễ vệ sinh. - Nguyên liệu thu hồi cao. 3.2.18. Phân loại, đóng gói Mục đích: Acid glutamic sau khi làm nguội được đưa vào thiết bị phân loại rồi vào thiết bị đóng gói để phân riêng các hạt có kích thước giống nhau thuận lợi cho quá trình phân phối và bảo quản sản phẩm sau này. Máy đóng gói trong các túi từ 50 –1000g. Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình bảo quản vận chuyển và sử dụng. Thiết bị: Hình 3.14. Thiết bị phân loại ZS800 [30] Hình 3.15.Thiết bị đóng gói dạng hạt [29]. Đặc điểm thiết bị đóng gói: - Dùng điều khiển biến tần PLC, OMRON Nhật Bản, màn hình hiển thị tiếng Anh, tự động hóa cao, thao tác dễ dàng. - Hệ thống tạo túi có mắt thần định vị điểm màu, tạo túi chính xác, tốc độ cao, vận hành ổn định, tiếng ồn thấp. - Tự động hoàn thành qui trình: Tạo túi → định lượng → đổ liệu → hàn → cắt → in date. - Vỏ máy hoàn toàn chế tạo bằng inox, hình dáng đẹp. - Định lượng cân điện tử chính xác, độ sai lệch 2%. Đầu cân định lượng tháo ra vệ sinh dễ dàng. - Sản phẩm đóng gói không bị vỡ, nát. CHƯƠNG 4. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 4.1. Chọn các số liệu ban đầu Do tinh bột sắn được nhập từ nơi khác về nên nhà máy sản xuất tất cả các tháng trong năm. Một ngày nhà máy sản xuất 3 ca, mỗi ca 8 tiếng. Trong quá trình sản xuất nhà máy nghỉ một số ngày để duy trì bảo dưỡng thiết bị theo định kì, nghỉ các ngày lễ theo quy định của nhà nước. Bảng 4.1. Biểu đồ sản xuất của nhà máy năm 2011 Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả năm Số ngày làm việc 26 21 27 24 26 26 26 27 25 26 26 27 307 Số ca 78 63 81 75 78 78 78 81 75 78 78 81 924 Năng suất của nhà máy: 3820 tấn sản phẩm/năm = 12443 kg/ngày. Nguyên liệu dùng: Tinh bột sắn Ta giả sử tổn hao của từng công đoạn so với công đoạn trước đó như sau: Hòa tan tinh bột 0,5% Lọc cặn tinh bột 0,5% Thủy phân tinh bột 2% Pha chế dịch lên men 0,5% Thanh trùng dịch pha chế 1% Lên men 1% Lọc trong dịch sau lên men 1% Cô đặc 1% Tẩy màu 0,5% Lọc ép 0,5% Kết tinh 0,5% Li tâm 1% Lọc rửa 0,5% Sấy 0,5% Phân loại, đóng gói 0,5% 4.2. Tính cân bằng vật chất 4.2.1. Phân loại, đóng gói Tỉ lệ hao hụt là 0,5%. Khối lượng acid glutamic trước đóng gói: 12443= 12505,528 (kg/ngày). 4.2.2. Sấy Tỉ lệ hao hụt là 0,5%. Độ ẩm thành phẩm là 0,5% [4,Tr 131]. Giả sử độ ẩm acid glutamic trước khi sấy là 4%. Vì khối lượng chất khô trong quá trình sấy không đổi. Theo công thức: [4,Tr 59]. Trong đó: m1: Khối lượng nguyên liệu vào thiết bị, T/ng m2: Khối lượng nguyên liệu ra khỏi thiết bị, T/ng W1: Độ ẩm khối nguyên liệu trước khi vào thiết bị, % W2: Độ ẩm khối nguyên liệu sau khi ra khỏi thiết bị, % Khối lượng acid glutamic đưa vào sấy (đã có tính tổn thất): 12505,528 = 13026,591 (kg/ngày). 4.2.3. Lọc rửa Tỉ lệ hao hụt là 0,5%. Độ ẩm trước khi sấy là 4%, tức độ ẩm sau ép lọc 4%. Giả sử trước khi ép lọc độ ẩm 6%. Lượng acid glutamic trước khi ép lọc (đã có tính tổn thất): 13026,591 × = 13370,606 (kg/ngày). 4.2.4. Ly tâm Tỉ lệ hao hụt là 1%. Trước khi ép lọc độ ẩm 6%, tức độ ẩm sau li tâm là 6%. Giả sử độ ẩm acid glutamic trước li tâm 11%. Lượng acid glutamic trước khi li tâm (đã có tính tổn thất): 13370,606 × = 14264,408 (kg/ngày). 4.2.5. Kết tinh Tỉ lệ hao hụt là 0,5%. Độ ẩm trước li tâm 11%, tức độ ẩm sau kết tinh là 11%. Nồng độ acid glutamic trước kết tinh 30% . [11] Giả sử hiệu suất kết tinh là 85%. Lượng acid glutamic khô trước khi ly tâm: 14264,408 ×( 1 - 0,11) = 12695,323 (kg/ngày). Lượng chất khô của acid glutamic trước kết tinh đã có tổn thất: 12695,323 = 15010,727 (kg/ngày) . Suy ra, khối lượng dung dịch acid glutamic trước kết tinh: 15010,727 × = 50035,758 (kg/ngày). 4.2.6. Lọc ép Tỉ lệ hao hụt 0,5%. Khối lượng dung dịch acid glutamic trước lọc ép có tính tổn thất: 50035,758 = 50287,194 (kg/ngày). 4.2.7. Tẩy màu Tỉ lệ hao hụt 0,5%. Giả sử nồng độ acid glutamic không đổi trước và sau khi tẩy màu. Khối lượng dung dịch acid glutamic trước tẩy màu có tính tổn thất: 50287,194 = 50539,893 (kg/ngày). 4.2.8. Cô đặc Tỉ lệ hao hụt 1%. Trước cô đặc, nồng độ axit glutamic 17% [11]. Nồng độ acid glutamic trước tẩy màu 30% [11], cũng là nồng độ acid glutamic sau cô đặc. Lượng dung dịch acid glutamic sau cô đặc có tính tổn thất: 50539,893 = 51050,397 (kg/ngày). Lượng chất khô acid glutamic sau cô đặc: 51050,397 = 15315,119 (kg/ngày). Lượng dung dịch acid glutamic trước cô đặc: 15315,115 = 90088,937 (kg/ngày). 4.2.9. Lọc trong Hao hụt 1%. Giả sử hiệu suất lọc trong là 90%, nồng độ acid glutamic không đổi trước và sau khi lọc trong. Lượng dung dịch acid glutamic trước lọc trong : 90088,937 = 101109,918 (kg/ngày). Khối lượng riêng acid glutamic: 1620 (kg/m3) [1]. Khối lượng riêng acid glutamic 17% là 1105 (kg/m3) [1]. Thể tích acid glutamic trước lọc trong: = 91,502 (m3/ngày). 4.2.10. Lên men Tỉ lệ hao hụt là 1%. Khối lượng dung dịch thu được sau lên men: 101109,89 (kg/ngày). Tổng lượng dung dịch lên men (đã có tính tổn thất): 101109,918 = 102131,230 (kg/ngày). Lượng giống bổ sung vào dịch lên men là 4% [11]. Lượng giống bổ sung vào dịch lên men: 102131,230 = 4085,249 (kg/ngày). Ta có phương trình lên men acid glutamic sau: 1M C6H12O6 + O2 + NH3 1M C5H9NO4 + CO2 +3H2O 180 ----------------------- > 147 x <------------------------- 17% Vậy nồng độ dịch đường trước pha chế cần là x=17= 20,816 (%). Dịch lên men có nồng độ từ 8-25%. Chọn dịch lên men có nồng độ là 10% [Mục 3.2.7]. Trong dịch lên men có bổ sung đường glucoza, và bổ sung urê 1,8%, dầu lạc 0,1 % [8, Tr 114]. Do đó, lượng chất khô trong dịch lên men chiếm: 102131,230=21259,637 (kg/ngày). Lượng đường glucoza bổ xung chiếm: 21259,637 = 2299,442 (kg/ngày). Do đó, tổng lượng ure và dầu lạc bổ sung vào trong quá trình lên men: 102131,230 = 1940,493 (kg/ngày). Lượng dịch pha chế (gồm dịch từ thủy phân tinh bột và khoáng) đem vào lên men từ đầu: 102131,230 – (4085,248 + 2299,442 + 1940,493) = 93806,047 (kg/ngày). Áp dụng công thức nội suy ta có khối lượng riêng của dung dịch đường có nồng độ chất khô 20,816% ở 200 C là: 1083,39 kg/m3 Khối lượng riêng của nước ở 320 C là 995,68 kg/m3. [1, Tr 64] Khối lượng riêng của nước ở 200 C là 998,23 kg/m3 . [1, Tr 64] Suy ra khối lượng riêng của dung dịch đường có nồng độ chất khô 20,816% ở 320 C là: 1083,39 = 1080,623 (kg/m3) . Giả sử khối lượng riêng của dung dịch đưa vào lên men bằng khối lượng riêng đường glucoza. Suy ra tổng thể tích dung dịch lên men (ở 320 C): V = = 94,511 (m3/ngày). Thể tích dịch pha chế (gồm dịch từ thủy phân tinh bột và khoáng) đem vào lên men: V = = 86,807 (m3/ngày). 4.2.11. Thanh trùng dịch pha chế Tỉ lệ hao hụt là 1%. Lượng dịch pha chế (gồm dịch từ thủy phân tinh bột và chất khoáng) trước thanh trùng: 86,807 = 87,684 (m3 /ngày). 4.2.12. Pha chế dịch lên men Tỉ lệ hao hụt là 0,5 %. Thể tích dịch pha chế (gồm dịch từ thủy phân tinh bột và chất khoáng) đã có tính tổn thất: 87,684 = 88,125 (m3 /ngày). Suy ra, khối lượng dịch pha chế (gồm dịch từ thủy phân tinh bột và chất khoáng) đã có tính tổn thất: 88,125 1080,623 = 95229,731 (kg/ngày). Dịch pha chế có nồng độ là 10% [ Mục 4.2.10]. Suy ra, lượng chất khô trong dịch pha chế: 95229,731 = 9522,973 (kg/ngày). Nồng độ hóa chất sử dụng [6, Tr 12] K2HPO4: 0,125% MgSO4: 0,075% MnSO4: 0,00275% KH2PO4: 0,125% FeSO4: 0,00525% Nồng độ chất khoáng cho vào pha chế (tính theo tổng lượng dịch lên men): 0,125 + 0,075 + 0,00275 + 0,125 + 0,00525 = 0,333 (%). Khối lượng chất khoáng đưa vào pha chế: 102131,230 = 340,097 (kg/ngày). Lượng glucoza (từ thủy phân tinh bột) đem pha chế: 9522,973 - 340,097 = 9182,276 (kg/ngày). 4.2.13. Thủy phân tinh bột Tỉ lệ hao hụt 2% (trong đó dịch hóa 0,5%, làm nguội 1%, đường hóa 0,5%). Gọi a là lượng tinh bột sắn cần dùng. Trong tinh bột sắn, tinh bột chiếm 83-88% [8, Tr 16]. Ta giả sử trong tinh bột sắn, tinh bột chiếm 85%. Lượng tinh bột trong tinh bột sắn: a = 0,850a (kg/ngày). enzym Phản ứng thủy phân: (C6H10O5)n + n H2O n C6H12O6 162n 180n Lượng C6H12O6 tạo theo phản ứng: 0,85a = 0,944a (kg/ngày). Lượng C6H12O6 tạo sau thủy phân tinh bột: 0,944a = 0,925a (kg/ngày). Ta có lượng đường glucoza sau thủy phân tinh bột cần là: 11335,923 (kg/ngày). Suy ra: 0,925a = 9182,276 a = 9927,434 (kg/ngày). Vậy lượng tinh bột sắn cần ngay trước dịch hóa là: 9927,434 (kg/ngày). Trong tinh bột sắn, lượng tinh bột chiếm 83-88% [8, Tr 16]. Do đó, hòa tan tinh bột sắn và nước theo tỉ lệ 40: 60 [11]. Lượng dịch đưa vào dịch hóa: 9927,434 = 24818,584 (kg/ngày). Quá trình dịch hóa hao hụt 0,5%. Suy ra, lượng dịch sau dịch hóa được làm nguội: 24818,584 = 24694,491 (kg/ngày). Quá trình làm nguội hao hụt 1%. Suy ra, lượng dịch đưa vào đường hóa: 24694,491 = 24447,546 (kg/ngày). 4.2.14. Lọc dịch tinh bột Tỉ lệ hao hụt 0,5%. Giả sử lọc thu được 90% dịch, 10% bã. Ta có, lượng dịch đưa vào dịch hóa: 24818,584 (kg/ngày). Suy ra, lượng dịch tinh bột trước khi lọc: 24818,584 = 27714,778 (kg/ngày). 4.2.15. Hòa tan tinh bột Tỉ lệ hao hụt 0,5%. Lượng dịch tinh bột trước hòa tan (đã tính tổn thất): 27714,778 = 27854,049 (kg/ngày). Giả sử quá trình hòa tan, lọc, nồng độ tinh bột không đổi. Nồng độ hòa tan là Bx= 33-40%, chọn 40% [11]. Lượng tinh bột sắn cần trước hòa tan: 27854,049 = 11141,619 (kg/ngày). Vậy lượng tinh bột sắn cần ban đầu : 11141,619 (kg/ngày). 4.2.16. Giống Tỉ lệ lượng giống cho vào lên men là 4% [11]. Ta có, tổng thể tích dịch lên men là: 94,511 (m3/ngày). Thể tích giống cho vào sản xuất : Vgiống = × 94,511 = 3,78 (m3/ngày). Thể tích giống cấp II bằng 10% lượng giống sản xuất : Vgiống cấp II = 10% × 3,78 = 0,378(m3/ngày) = 378 (l/ngày). Thể tích giống cấp I bằng 10% lượng giống cấp II: Vgiống cấp I = 10% × 378 = 37,8 (l/ngày). Bảng 4.2. Bảng tổng kết tiêu hao nguyên liệu và bán thành phẩm. STT Công đoạn Tính cho một ngày Tính cho một ca Tính cho một giờ 1 Tinh bột sắn khô (kg) 11141,619 3713,873 464,234 2 Hòa tan tinh bột (kg) 27854,049 9284,683 1160,585 3 Lọc tinh bột (kg) 27714,778 9238,259 1154,782 4 Dịch hóa (kg) 24818,584 8272,861 1034,108 5 Làm nguội (kg) 24694,491 8231,497 1028,937 6 Đường hóa (kg) 24447,546 8149,182 1018,648 7 Dịch pha chế (m3) 88,125 29,375 3,672 8 Thanh trùng (m3) 87,648 29,216 3,652 9 Lên men (m3) 94,511 31,504 3,938 10 Lọc sinh khối (kg) 101109,918 33703 4212,9 11 Cô đặc (kg) 90088,937 30030 3753,7 12 Tẩy màu (kg) 50539,893 16847 2105,8 13 Lọc ép (kg) 50287,194 16762 2095,3 14 Kết tinh (kg) 50035,758 16679 2084,8 15 Ly tâm (kg) 14264,408 4754,8 594,35 16 Lọc rửa (kg) 13370,606 4456,9 557,11 17 Sấy (kg) 13026,591 4342,2 542,77 18 Phân loại, Đóng gói (kg) 12505,528 4168,5 521,06 19 Giống sản xuất (m3) 3,78 1,26 0,1575 20 Giống cấp II (l) 378 126 15,75 21 Giống cấp I (l) 37,8 12,6 1,575 23 Đường glucoza thêm (kg) 2299,422 766,474 95,809 CHƯƠNG 5 . TÍNH VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHỦ YẾU 5.1. Tính và chọn các thiết bị chính 5.1.1. Thiết bị hòa tan tinh bột sắn Sử dụng thiết bị hình trụ có đáy hình côn có đáy xả liệu, bên trong có cánh khuấy hình 3.1. 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: Thể tích chỏm cầu: Hình 5.1. Thiết bị hòa tan tinh bột Thể tích thiết bị: Vtb = Vtr + 2Vchỏm cầu Giả sử một mẻ hòa tan trong 25 phút. Khối lượng riêng tinh bột sắn: d = 1570 (kg/m3) = 1,57 (kg/l). [1] Khối lượng riêng dịch tinh bột sắn 40 % :1,228 (kg/l). Theo bảng tổng kết cân bằng vật chất, lượng dịch tinh bột sắn hòa tan trong 1 giờ: 1411,3 (kg). Thể tích dịch hòa tan trong 1 giờ: = 1149,267 (l/h). Chọn hệ số chứa đầy thiết bị: j = 0,9. Thể tích của thiết bị cần để hòa tan trong 1 mẻ là: (l)0,532 (m3) = 0,736 (m). h1 = 1,6D = 1,60,736 = 1,177 (m). h = 0,1D = 0,10,723 = 0,0736 (m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h = 1,177 +( 2 0,0736) = 1,324 (m). Số thiết bị hòa tan:1 thiết bị. 5.1.2. Thiết bị lọc cặn bã tinh bột Sử dụng thùng lọc hình trụ, thép không rỉ, phía trên có màng lọc bằng thép. Dung dịch tinh bột được chảy qua màng lọc bằng kim loại, đặt trong thùng lọc. Theo bảng cân bằng vật chất thì lượng dịch tinh bột sắn đem lọc trong 1 giờ: 1404,2 (kg). Khối lượng riêng tinh bột sắn: d = 1,228 (kg/l) [1]. Thể tích của nguyên liệu tinh bột là: = 1143,485 (l) Giả sử thời gian lọc một mẻ : 30 phút. Chọn hệ số chứa đầy thiết bị: j = 0,6 Thể tích của thiết bị cần lọc trong 1mẻ là: Chọn vận tốc lọc: 0,85 (m3/m2.h) Suy ra: Diện tích lọc Flọc =(m3) Trong đó: V: Thể tích v: Vận tốc lọc Chọn chiều cao thiết bị lọc là: h = 0,5(m) ta có Kích thước hình học của thiết bị cần để lọc trong 1 mẻ là: Vậy kích thước của thiết bị lọc là D=0,612(m); h=0,5(m) Số thiết bị lọc tinh bột: 1 thiết bị. Hình 5.2. Thiết bị lọc dịch tinh bột 5.1.3. Thiết bị dịch hóa tinh bột Thiết bị là lớp 2 vỏ, phần bên trong chứa dịch cần dịch hóa, hơi nóng được đưa vào giữa hai vỏ. Thiết bị có thân hình trụ. Ta có thời gian dịch hóa một mẻ là 40 phút [11]. Ta có, khối lượng riêng tinh bột sắn: 1,57 (kg/l) [1]. Suy ra, khối lượng riêng dịch tinh bột sắn 40 %:1,228 (kg/l) [5]. Theo bảng cân bằng vật chất, lượng dịch đem dịch hóa trong 1 giờ: 1276,6 (kg). Thể tích dịch đem dịch hóa trong 1 giờ: = 1039,577 (l). Chọn hệ số chứa đầy của thiết bị là φ = 0,8 Thể tích tối thiểu để dịch hóa trong 1 mẻ 40 phút là: Vthiết bị = = 866,314 (l) Chọn thiết bị dịch hoá là nồi nấu bán nguyệt [17] với các thông số kỹ thuật sau: + Mã hàng :OJ500 + Năng suất : 500 (lít) + Áp lực : 0,3 – 0,5 MPa + Diện tích gia nhiệt (m2) :1,9(m2) + Năng lượng hơi tiêu hao : 165(kg/h) + Tốc độ cánh khuấy : 42 vòng/phút + Kích thước thiết bị : 1600x900x1150 (mm) + Trọng lượng : 450(Kg) Như vậy: Số thiết bị cần chọn là n = = 1,733. Vậy chọn n = 2 Hình 5.3. Nồi nấu bán nguyệt [17]. 5.1.4. Thiết bị làm nguội Lượng dịch sau dịch hóa được làm nguội: 1270.2 (kg/h) Ta có khối lượng riêng dịch tinh bột sắn 40 %: 1,228 (kg/l). [5] Thể tích dịch tinh bột sắn đưa đi làm nguội Ta sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống Contherm [18] với thông số kỹ thuật: + Đường kính ống sản phẩm vào : 127(mm) + Đường kính ống chất tải lạnh vào : 127(mm) + Năng suất : 1,5 (m3/h) + Diện tích trao đổi nhiệt : 0,279m2 + Nhiệt độ làm việc : - 35 +1700C + Áp suất : 20 bar + Đường kính thiết bị : 400 mm + Chiều cao : + Trọng lượng : 140 kg Chọn nên chọn n=1 thiết bị làm nguội. Hình 5.4.Thiết bị trao đổi nhiệt Contherm.[18]. Sản phẩm ra Sản phẩm vào Chất tải lạnh vào Chất tải lạnh ra ra 5.1.5. Thiết bị đường hóa tinh bột Thiết bị đường hóa là nồi 2 vỏ, tương tự như thiết bị dịch hóa. Thời gian 1 mẻ đường hóa là 70h. Ta chọn thiết bị đường hóa có dung lượng chứa được trong 1 ca làm việc. Theo bảng cân bằng vật chất, lượng dịch đem đường hóa: 10060 (kg/ca). Khối lượng riêng của dịch tinh bột sắn 40% là: 1228(kg/m3) Thể tích dịch đem đường hóa trong 1 ca: = 8192,073 (l). Chọn hệ số chứa đầy của phần vỏ bên trong là 0,9. Ta có thể tích của thiết bị là: V = = 9102,304 (l) 9,102 (m3) Chọn thiết bị dịch hoá FYG5000 [32] với thông số kỹ thuật sau: + Năng suất : 5000 (lít) + Áp suất trong thùng : 0,25 – 0,5 MPa + Áp suất trong áo khoác : 0,3 MPa + Công suất motor điện : 7,5 kw + Năng lượng hơi tiêu hao : 3 kg/h + Tốc độ quay của máy trộn : 180 vòng/phút + Đường kính thiết bị : 1600 mm + Chiều cao thiết bị : 2400mm Như vậy: Số thiết bị cần chọn là n = = 1,82Vậy chọn n = 2 Thời gian đường hoá là 70h. Vậy số thiết bị cần dùng là n = = 17,5 18 thiết bị. Hình 5.5. Thiết bị đường hóa [32]. 5.1.6. Thiết bị pha chế dịch lên men Tương tự như thiết bị hoà tan tinh bột hình 5.1, nhưng khác về kích thước. Giả sử thời gian pha chế 1 mẻ là 20 phút. Theo bảng cân bằng vật chất, lượng dung dịch đưa vào pha chế trong 1 giờ: 2,163 (m3). Chọn hệ số chứa đầy: j = 0,7. Thể tích của thiết bị: 1,03 (m3). Tính toán tương tự mục (5.1.1), ta có kích thước thiết bị như sau: = 0,857 (m). h1 = 1,6D = 1,60,857 = 1,371 (m). h = 0,1D = 0,10,857 = 0,086(m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h = 1,371 +( 2 0,086) =1,543 (m) Chiều cao toàn bộ: H = 1,543 (m). Số thiết bị: 1 thiết bị. 5.1.7. Thiết bị thanh trùng dịch lên men Theo bảng cân bằng vật chất lượng dịch đường đã xử lí đem thanh trùng trong 1 giờ: 2,152 (m3/h) . Chọn 1 thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm [19] với các thông số sau: + Mã hàng :BR0.5-125 + Diện tích trao đổi nhiệt :25-90 m2 + Năng suất thiết bị :5m3/h + Áp lực thiết kế :1.0 Mpa + Kích thước tấm :1500×460×600 mm + Kích thước thiết bị :1850×1320×1560 mm + Nhiệt độ thiết kế :130oC + Nhiệt độ ra :30oC + Nhiệt độ nguyên liệu vào :< 80o C + Tốc độ trao đổi nhiệt năng :5×104Kcal/h. Số thiết bị là : Chọn 1 thiết bị cho quá trình thanh trùng dịch lên men. Hình.5.6. Thiết bị thanh trùng [19]. 5.1.8. Thiết bị lên men Thời gian 1 mẻ lên men: 38-40 giờ. Chọn thời gian lên men là 40 giờ. Lượng thể tích dung dịch cần đưa vào lên men trong 1 ca: 31,504 (m3/ca). Chọn thiết bị lên men có thể chứa lượng dịch của 1 ca. Chọn hệ số chứa đầy: j = 0,65. Thể tích thiết bị: = 48,468 (m3). Chọn thiết bị lên men [22] hình với thông số kỹ thuật của thiết bị: + Nhãn hiệu : FXG60.0 + Thể tích chứa : 60 (m3). + Đường kính :3200(mm) + Chiều cao :10730 (mm) + Áp lực bên trong thùng :0,2 (Mpa) + Áp lực bên trong áo khoác :0,3 (Mpa) + Công suất điện :55 (Kw) + Tốc độ cánh khuấy :<110 (vòng/phút) Vậy số thiết bị lên men chính là: Chọn 1 thiết bị dự trữ trong quá trình lên men. Vậy có 6 thiết bị lên men. Hình.5.7. Thiết bị lên men [22]. 5.1.9. Thiết bị nuôi cấy giống 5.1.9.1.Thiết bị nuôi cấy giống sản xuất Lượng giống cần đưa vào lên men: 1,26 (m3/ca). Chọn hệ số chứa đầy: j = 0,55. Thể tích mỗi thiết bị: = 2,291 (m3). Thiết kế thiết bị nhân giống giống thiết bị lên men, nhưng khác về kích thước. Tính toán tương tự mục 5.1.1, ta có kích thước thiết bị như sau: = 1,197 (m). h1 = 1,6D = 1,61,197 = 1,915 (m). h = 0,1D = 0,11,197 = 0,12(m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h = 1,915 +( 2 0,12) =2,155 (m) Thời gian nhân giống sản xuất là 9 h [4 - Tr 119]. Số thiết bị nhân giống là: Nên ta chọn số thiết bị nhân giống sản xuất là: 2 thiết bị. 5.1.9.2. Thiết bị nuôi cấy cấp II Lượng giống cấp II cần: 126 (l/ca ) . Hệ số chứa đầy: j = 0,55 Lượng dịch đựng trong mỗi thiết bị: = 229,091(l/ca) Ta chọn thiết bị nuôi cấy giống có thông số như sau [20]. + Năng suất :100(l) + Đường kính :400(mm) + Độ cao :2000 (mm) + Áp lực trong nồi :0,2 (Mpa) + Áp lực túi cấp :0,3(Mpa) + Tốc độ trộn :2 + Công suất điện cơ :0,55(Kw) Số thiết bị cần chọn là: Chọn 3 thiết bị nhân giống. Vì thời gian nhân giống sản xuất là 9 h [8, Tr 119]. Hình 5.8. Thiết bị nhân giống [20]. Vậy số thiết bị cần dùng là: Chọn số thiết bị là 4 thiết bị. 5.1.9.3. Thiết bị nuôi cấy cấp I Lượng giống cấp I cần: 12,6 (l/ca ). Hệ số chứa đầy: j = 0,55 Lượng dịch đựng trong mỗi thiết bị: = 22,91 (l) Ta chọn thiết bị nuôi cấy giống có thông số như thiết bị nuôi cấy giống cấp II. Số thiết bị là: Chọn 1 thiết bị nhân giống cấp I. Vì thời gian nhân giống sản xuất là 9 h [8, Tr 119]. Vậy số thiết bị cần dùng là: Chọn số thiết bị là 2 thiết bị 5.1.10. Thiết bị lọc sinh khối Theo bảng cân bằng vật chất, thể tích dịch cần lọc trong: 4212,913 (kg/h) Chọn thiết bị lọc khung bản với thông số kỹ thuật [31]. + Nhãn hiệu máy là :BK-GLQ + Diện tích tấm lọc (m2) :0.7m2 + Kích thước tấm lọc (mm) :Æ300mm + Áp suất làm việc tối đa (Mpa) :0.15MPa + Kích thước thiết bị (mm) :1000×800×500 + Năng suất (tấn/h) :5 + Công suất điện :1.5Kw + Trọng lượng :100kg Số thiết bị = Chọn 1 thiết bị lọc khung bản để lọc dịch sau lên men. Hình.5.9. Thiết bị lọc khung bản [31]. 5.1.11. Thiết bị cô đặc chân không Theo bảng cân bằng vật chất, lượng axit glutamic đưa đi cô đặc: 3753,706 (kg/h). Lượng axit glutamic sau cô đặc chính là trước khi tẩy màu: 2105,829 (kg/h). Lượng hơi nước bay hơi: 3753,706 - 2105,829= 1647,877 (kg/h). Ta chọn thiết bị cô đặc chân không RP3B3 [23] với thông số chính của thiết bị: + Năng suất bay hơi (kg/h) :1000 + Đường kính bên trong thiết bị (mm) :1100 + Áp lực hơi (MPa) :0,02-0,15. + Độ chân không (mmHg) :>620 + Công suất điện (Kw) :10 + Kích thước (mm) :306034004500 + Trọng lượng (kg) :3800 Nghe Đọc ngữ âm Số thiết bị cô đặc: = 1,648 Chọn 2 thiết bị cô đặc. Hình 5.10. Thiết bị cô đặc chân không [23]. 5.1.12. Thiết bị tẩy màu Sử dụng thiết bị tẩy màu giống hình 5.1 trên. Lượng dung dịch axit glutamic đưa đi tẩy màu: 2105,829 (kg/h). Khối lượng riêng axit glutamic: 1,620 (kg/l). [5] Khối lượng riêng axit glutamic 30% : 1,186 (kg/l) Thể tích dung dịch axit glutamic = 1775,573 (l). Giả sử thời gian lưu 30 phút, lượng than hoạt tính chiếm 1/3 thể tích thiết bị. Hệ số chứa đầy của thiết bị là 0,8. Thể tích thiết bị cần thiết kế: = 1664,6 (l) 1,665 (m3). Kích thước thiết bị tính tương tự mục 5.1.1 ta có: = 1,076 (m). h1 = 1,6D = 1,61,076 = 1,722 (m). h = 0,1D = 0,11,076 = 0,1076 (m). Chiều cao toàn bộ thiết bị: H = h1 + 2h = 1,722 +( 2 0,1076) =1,937 (m) Chiều cao toàn bộ: H = 1,937 (m). Số thiết bị là: 1 thiết bị. 5.1.13. Thiết bị lọc ép sau khi tẩy màu Theo bảng cân bằng vật chất, thể tích dịch cần lọc trong: 2095,300 (kg/h) Chọn thiết bị lọc ép khung bản [31] tương ứng với thiết bị lọc sinh khối với năng suất và thông số kỹ giống nhau. + Nhãn hiệu máy là :BK-GLQ + Diện tích tấm lọc (m2) :0.7m2 + Kích thước tấm lọc (mm) :Æ300mm + Áp suất làm việc tối đa (Mpa) :0.15MPa + Kích thước thiết bị (mm) :1000×800×500 + Năng suất (tấn/h) :5 + Công suất điện :1.5 Kw Số thiết bị = Ta chọn 1 thiết bị. 5.1.14. Thiết bị kết tinh Thời gian 1 mẻ kết tinh 48h [8, Tr 128]. Theo bảng cân bằng vật chất, lượng dung dịch acid glutamic đưa đi kết tinh: 2084,823 (kg/h). Sử dụng 1 thiết bị cho 1 ca sản xuất. Khối lượng riêng của axit glutamic: 1620 (kg/m3) [1]. Khối lượng riêng của dung dịch axit glutamic 30% là: 1186 (kg/m3). Thể tích axit glutamic trong 1 ca là: = 9,847 (m3) Chọn hệ số chứa đầy thiết bị là 0,8. Thể tích thiết bị là: = 12,309 (m3)=12309 (l). Sử dụng thiết bị kết tinh FYG [26] với thông số kỹ thuật sau: + Dung tích : 13000 (lít) + Áp suất trong thiết bị : 0,25-5 (Mpa) + Áp suất bên trong áo lạnh : 0,3 (Mpa) + Điện năng tiêu thụ : 5,5 (kw) + Đường kính thiết bị : 1400 (mm) + Chiều cao : 2600 (mm). Thời gian kết tinh là 48h nên ta có số thiết bị trong 1 ca là: n = = 6 Chọn số thiết bị là n = 6 để kết tinh acid glutamic cho 1 ca sản xuất. Hình 5.12. Thiết bị kết tinh [26]. 5.1.15. Thiết bị ly tâm Lượng axit glutamic đưa đi li tâm: 594,350 (kg/h). Ta chọn máy ly tâm ngang [20] với thông số kỹ thuật như sau: + Mã hàng :WXLJ-560-5.5 + Kích thước :1720×800×1450mm + Công suất :5.5Kw + Sản lượng :600kg/h đã chế biến. + Trọng lượng máy :864k

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế nhà máy sản xuất acid glutamic hiện đại từ tinh bột sắn với năng suất 3820 tấn.doc
Tài liệu liên quan