郭曉慧開題報告

1、畢業(yè)設(shè)計開題報告課題名稱：50000噸/年谷氨酸工廠設(shè)計 班 級： 生物工程1001班 學(xué) 號： 1032050131 姓 名： 郭曉慧 指導(dǎo)教師： 楊磊 2014年 03 月 08 日一、文獻(xiàn)綜述1. 谷氨酸概述1.1谷氨酸簡介谷氨酸（glutamic acid）化學(xué)式為C5H9O4N，是一種酸性氨基酸，化學(xué)名稱為-氨基戊二酸，是20種常見-氨基酸之一。谷氨酸是里索遜于1856年發(fā)現(xiàn)的，為無色晶體，谷氨酸有鮮味，結(jié)晶狀態(tài)是穩(wěn)定的，微溶于水但溶于鹽酸溶液，密度為1.538（kg/m3），等電點(diǎn)為3.22。谷氨酸是非必需氨基酸的一種，大量存在于谷類蛋白質(zhì)中，動物腦中含量也較多，谷氨酸在生物體內(nèi)的

2、蛋白質(zhì)代謝過程中占重要地位，參與動物、植物和微生物中的許多重要化學(xué)反應(yīng)。在食品工業(yè)中，谷氨酸鈉是重要的鮮味劑，俗稱味精，廣泛應(yīng)用于生活中。N-?；劝彼徕c系列產(chǎn)品是由谷氨酸縮合而成的性能優(yōu)良的陰離子表面活性劑。-聚谷氨酸是一種具有極強(qiáng)水溶性、生物相容性、可完全降解性的環(huán)境友好型新材料。生物合成的-聚谷氨酸通常由5005000個谷氨酸單體組成的1。谷氨酸有左旋體、右旋體和外消旋體。左旋體，即L-谷氨酸。L-谷氨酸是一種鱗片狀或粉末狀晶體，呈微酸性，無毒。微溶于冷水，易溶于熱水，幾乎不溶于乙醚、丙酮及冷醋酸中，也不溶于乙醇和甲醇。L-谷氨酸是生物機(jī)體內(nèi)氮代謝的基本氨基酸之一，參與腦蛋白質(zhì)代謝與糖代

3、謝、促進(jìn)氧化過程、改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)、還可用于治療胃酸不足和胃酸過少癥，在醫(yī)藥、食品及化工等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用2。1.2谷氨酸的應(yīng)用在食品工業(yè)，氨基酸作為人體生長的重要營養(yǎng)物質(zhì)，不僅具有特殊的生理作用，而且在食品工業(yè)中具有獨(dú)特的功能。谷氨酸鈉俗稱味精，是重要的鮮味劑，對香味具有增強(qiáng)作用。谷氨酸鈉廣泛用于食品調(diào)味劑，既可單獨(dú)使用，又能與其它氨基酸等并用。谷氨酸作為營養(yǎng)藥物可用于皮膚和毛發(fā)。N-?；劝彼徕c系列產(chǎn)品是由谷氨酸縮合而成的性能優(yōu)良的陰離子表面活性劑，廣泛用于化妝品、香皂、牙膏、香波、泡沫浴液、洗潔凈等產(chǎn)品中。焦谷氨酸鈉（味精脫水生成的產(chǎn)物）具有極強(qiáng)的吸濕性，能保持皮膚濕潤，防止干燥，并增

4、強(qiáng)皮膚和毛發(fā)的柔軟和彈力。在醫(yī)藥行業(yè)，谷氨酸作有較高的營養(yǎng)價值，醫(yī)學(xué)上主要用于治療肝性昏迷3和腦缺血4，還用于改善兒童智力發(fā)育。 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，谷氨酸與某些激素配合，可制成柑桔增甜劑；還可作為微肥的載體，在氮磷鉀基本滿足的條件下，作為葉面噴灑的微肥具有投入少、效益高等特點(diǎn)。谷氨酸鈉既是西紅柿保護(hù)性殺菌劑，又是防治果樹腐爛病的特效殺菌劑。2. 谷氨酸生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2.1 國內(nèi)生產(chǎn)歷史及現(xiàn)狀我國味精工業(yè)發(fā)展迅猛，2007年全國味精產(chǎn)量達(dá)191萬噸，占世界總產(chǎn)量的70%以上，居世界首位5, 6。我國氨基酸生產(chǎn)最早是在1922年用酸法水解面筋生產(chǎn)谷氨酸鈉。1965年我國利用發(fā)酵法生產(chǎn)味精取得成功，

5、帶動了其他氨基酸的研究開發(fā)。1965年以后，我國味精生產(chǎn)全部采用以淀粉質(zhì)或糖蜜為原料的微生物發(fā)酵工藝，大大的促進(jìn)了生產(chǎn)發(fā)展。隨著酶制劑的應(yīng)用和生產(chǎn)工藝及裝備的改進(jìn)，技術(shù)水平不斷提高，進(jìn)一步推動了味精生產(chǎn)的快速發(fā)展。但是，在谷氨酸生產(chǎn)中仍然存在原料利用率低，生產(chǎn)成本高，自動化控制水平低，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重等問題。因此，目前對谷氨酸行業(yè)的研究方向主要集中在提高自動化生產(chǎn)程度，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，處理三廢，解決環(huán)境污染等方面5。2.2 國外生產(chǎn)歷史及現(xiàn)狀氨基酸的制造始于1820年，1850年在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)第一次用化學(xué)法合成了氨基酸。1866年德國化學(xué)家里豪森利用硫酸水解小麥面筋，分離出一種酸性氨基酸，依據(jù)原料的

6、取材，將此氨基酸命名為谷氨酸。1872年赫拉西維茨等用酪蛋白也制取了谷氨酸。1890年沃爾夫利用-酮戊酸經(jīng)溴化后合成DL-谷氨酸。日本池田菊苗教授在探討海帶汁的鮮味時，提取了谷氨酸，并在1908年開始制造商品味之素。1910年日本味之素公司用水解法生產(chǎn)谷氨酸。利用微生物發(fā)酵法制造氨基酸的最初產(chǎn)品是L-谷氨酸。1912年，日本味之素公司首先投產(chǎn)了以水解法生產(chǎn)味精的發(fā)酵工藝。即以蛋白質(zhì)為原料經(jīng)過鹽酸水解生產(chǎn)氨基酸，由于谷氨酸在鹽酸中的溶解度最小，可以根據(jù)溶解度的不同分離提取谷氨酸，再經(jīng)過堿中和生產(chǎn)味精。1958年，日本協(xié)和發(fā)酵公司，又以糖質(zhì)原料通過細(xì)菌進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)味精。1962年，日本味之素公司以

7、丙烯為原料，通過化學(xué)合成生產(chǎn)味精，年產(chǎn)量達(dá)12000噸，生產(chǎn)工藝從最初的一次糖質(zhì)發(fā)酵、糖流加發(fā)酵、醋酸流加發(fā)酵、醋酸和糖混合發(fā)酵、乙醇流加發(fā)酵、石油發(fā)酵到甘油缺陷型、青霉素抗性石油發(fā)酵，生產(chǎn)菌種不斷改進(jìn)，產(chǎn)量也不斷提高?，F(xiàn)在國外的生產(chǎn)技術(shù)集中于構(gòu)建基因工程菌，控制菌種的代謝途徑，使菌種生產(chǎn)向著有利于積累發(fā)酵產(chǎn)物的方向上發(fā)展7。國內(nèi)外各行業(yè)半個世紀(jì)的實(shí)踐證明，只有走源頭控制、過程預(yù)防的“清潔生產(chǎn)”道路，研究開發(fā)“無廢低耗生產(chǎn)工藝”取代現(xiàn)有的“高污染高消耗工藝”，才能最終解決經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的和諧發(fā)展問題8。谷氨酸提取技術(shù)單項(xiàng)指標(biāo)的優(yōu)劣已難以決定某項(xiàng)技術(shù)水平的高低，需要著眼生產(chǎn)全局，整體把握味精制造的經(jīng)

8、濟(jì)、環(huán)境和質(zhì)量要求，研發(fā)創(chuàng)建整體最優(yōu)的谷氨酸提取工藝路線，以及為實(shí)現(xiàn)這一工藝路線的關(guān)鍵技術(shù)，最終形成味精制造的無廢低耗生產(chǎn)，這是谷氨酸提取技術(shù)發(fā)展的重要方向。2.3 谷氨酸提取工藝的研究進(jìn)展目前，國內(nèi)味精行業(yè)谷氨酸提取體現(xiàn)兩條工藝主線：一是眾多廠家應(yīng)用的等電加離交工藝，二是以蓮花為代表的濃縮高溫連續(xù)等電加轉(zhuǎn)晶工藝。同時兩條工藝主線間穿插采用膜過濾等電離交工藝比較熟悉，而濃縮高溫連續(xù)等電轉(zhuǎn)晶工藝是蓮花公司本著能減排、優(yōu)化環(huán)保工藝減少環(huán)保壓力的目的。在國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)踐探索總結(jié)而來，現(xiàn)已取得良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，特別是在全民倡導(dǎo)健康，挖潛增效的大背景下效益更加突現(xiàn)。分析味精現(xiàn)有生產(chǎn)

9、工藝過程可知，谷氨酸提取技術(shù)工藝路線的差異不僅決定了谷氨酸的收率和質(zhì)量，同時也決定了硫酸、液氨等輔助材料的消耗水平；其次，味精工業(yè)的主要污染物高濃度廢水集中產(chǎn)生于谷氨酸提取工序。因而，谷氨酸提取技術(shù)已不是一個單純的產(chǎn)品初步分離工序，它在很大程度上決定著整個味精產(chǎn)業(yè)的制造成本、環(huán)境障礙和產(chǎn)品質(zhì)量，最終制約著整個產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，改造現(xiàn)有谷氨酸提取技術(shù)將是我國味精工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要突破口8。隨著生物技術(shù)和科技的進(jìn)步利用谷氨酸提取生產(chǎn)的廢液生產(chǎn)聚谷氨酸也逐漸進(jìn)入人們的視野。此方法主要是通過微生物的生物聚合作用生產(chǎn)聚谷氨酸。而聚谷氨酸是一種高分子量的聚合物，聚谷氨酸的分子鏈上存在大量游離的羧基，

10、從而使其具有了一般聚羧酸的性質(zhì)，比如強(qiáng)吸水能力與金屬螯合的能力等。除此之外，大量活性位點(diǎn)的存在也便于材料的功能化，比如可以使其部分交聯(lián)后變成高吸水樹脂，因此它的用途十分廣泛9。 三種聚氨基酸，聚-谷氨酸、聚L-賴氨酸、聚L-精氨酸能夠在微生物中的核糖體蛋白的生物合成途徑獨(dú)立通過酶促過程合成10。-聚谷氨酸（-PGA）作為一種高分子生物制品顯現(xiàn)出廣闊的研究及應(yīng)用前景11，耐有機(jī)溶媒、耐熱，抗逆性良好，它是由L-型和D-型谷氨酸通過-氨基和-羧基以肽鍵形式形成的高分子聚合物12。對人體和環(huán)境無毒性，具有增稠、凝膠、成膜、保濕、緩釋、助溶、粘結(jié)、防凍等功能，在醫(yī)藥、食品、化妝品、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域均具

11、有光放的應(yīng)用前景13。它是以谷氨酸為主要原料，具有完全生物降解性和較高的生物相容性。含適量-聚谷氨酸的材料硬度下降，其物理性能與聚丙烯相近，尤其是熔點(diǎn)低，是非常理想的熱塑性材料14。要實(shí)現(xiàn)-PGA的產(chǎn)業(yè)化最需解決的關(guān)鍵問題是選育高產(chǎn)菌株以及用最低的成本生產(chǎn)出質(zhì)量合格的產(chǎn)品，爭取創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益9。目前世界各大谷氨酸生產(chǎn)國的廠商都在積極的發(fā)展生產(chǎn)谷氨酸的新技術(shù)，國內(nèi)外谷氨酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展促使生產(chǎn)技術(shù)和手段方面有了巨大的進(jìn)步，谷氨酸的深層次加工和用基因工程培育新的更好的產(chǎn)谷氨酸菌株以及新產(chǎn)品開發(fā)將是今后發(fā)展方向。2.4 谷氨酸生產(chǎn)的發(fā)展方向隨著科技的發(fā)展以及技術(shù)水平的提高，我國谷氨酸生產(chǎn)在工藝上和菌

12、種選育上都取得了很大的進(jìn)步，主要廠家已達(dá)到國際先進(jìn)水平。但是仍然存在一些問題。首先，我國谷氨酸發(fā)酵液的提取方式常用等電離交法、鋅鹽法、水解等電點(diǎn)法，提取率通常在80-90%，其存在工藝復(fù)雜，酸堿消耗大、成本高、污染嚴(yán)重等問題，而精制生產(chǎn)單元采用間歇生產(chǎn)方式，其生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度高。而國外的提取過程采用帶菌體濃縮等電點(diǎn)轉(zhuǎn)晶、除菌體濃縮等電點(diǎn)轉(zhuǎn)晶等技術(shù)，其具有操作方便，節(jié)省勞動力，能連續(xù)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，很大程度上提高了生產(chǎn)效率。另外就是谷氨酸生產(chǎn)造成的環(huán)境污染問題還沒有得到根本上的解決。雖然多數(shù)廠家采用末端治理技術(shù)處理谷氨酸生產(chǎn)的污染物達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。但是其投資大，耗能高，成本高，沒有從根本上解決

13、此問題。因此，今后的研究方向主要集中在提高自動化生產(chǎn)程度，研制新的生產(chǎn)工藝，處理三廢，解決環(huán)境污染幾個方面。3. 谷氨酸的生產(chǎn)工藝3.1 利用基因工程技術(shù)構(gòu)建谷氨酸工程菌株在谷氨酸工程菌株的構(gòu)建中，作為載體的質(zhì)粒常采用質(zhì)粒pCG4（質(zhì)粒DNA大小為2.9kb，以低拷貝數(shù)存在）和pAM330（質(zhì)粒DNA大小為4.6kb，拷貝數(shù)1014）。在基因操作中，既可以采用鳥槍法，也可對某一關(guān)鍵酶基因進(jìn)行擴(kuò)增或使之失活。例如，Tsuchida等人利用谷氨酸產(chǎn)量為5.5gL的乳糖發(fā)酵短桿菌15，采用鳥槍法將染色體DNA的Hind及Bal酶切片段插入到載體質(zhì)粒pAM330中，然后利用轉(zhuǎn)化法將該重組質(zhì)粒分別導(dǎo)入到

14、兩株乳糖發(fā)酵短桿菌的宿主細(xì)胞中，構(gòu)建出谷氨酸工程菌株。該工程菌株經(jīng)發(fā)酵培養(yǎng)48h，谷氨酸鹽產(chǎn)量分別達(dá)到9gL和9.8gL。3.2 谷氨酸的生產(chǎn)工藝3.2.1制糖工藝作為谷氨酸生產(chǎn)的一個主要過程，制糖效率和方法對生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性有很大影響。流加糖工藝的關(guān)鍵是流加方法，這包括流加量、流加時間、流加次數(shù)、流加糖的起始流加條件及流加糖的濃度等。制糖工藝其工藝方法發(fā)展歷程：酸法水解酶酸法水解雙酶法水解?，F(xiàn)主要采用雙酶法制糖，糖液質(zhì)量好（含糖量高，透光率高），淀粉轉(zhuǎn)化率高，有利于發(fā)酵和提取。目前糖液水平：透光率85%以上，含糖30%以上（淀粉原料），糖純度98%以上，轉(zhuǎn)化率95%以上16。3.2.2發(fā)酵工藝發(fā)

15、酵類型：亞適量生物素水平改良型亞適量生物素水平高生物素水平（添加青霉素、表面活性劑、采用溫度敏感型菌株），我國目前許多味精廠仍采用亞適量生物素水平。投糖方式：一次投糖發(fā)酵（中、高糖）中糖及中后期補(bǔ)糖發(fā)酵中糖或低糖及中后期連續(xù)流加糖發(fā)酵。一次高糖發(fā)酵17：國內(nèi)味精廠較多采用一次中糖發(fā)酵，初糖為1213%時，產(chǎn)谷氨酸56%。如果采用初糖為1520%的高糖發(fā)酵，不僅谷氨酸產(chǎn)量增加，而且設(shè)備利用率提高，提取工藝也可以簡化。不同的菌株有不同的工藝條件要求。發(fā)酵后期流加糖工藝：采用中糖和適當(dāng)增加生物素用量，并在細(xì)菌進(jìn)入平衡期后期開始流加糖液的方法，可提高谷氨酸產(chǎn)量和對糖轉(zhuǎn)化率。一般谷氨酸產(chǎn)量可達(dá)6.57.

16、0%，對糖轉(zhuǎn)化率到50%左右于目前一次中糖發(fā)酵相比，生產(chǎn)率可較大幅度提高。在使用不同的菌株時，對溫度接種量通風(fēng)量以及發(fā)酵罐大小等條件有不同要求。蜜糖原料發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸：不同于其它發(fā)酵方法，此法不需要預(yù)先進(jìn)行水解，但是蜜糖含高濃度生物素，且膠體物質(zhì)較多、粘度大、色素和鈣鹽也較多，因此需采用特殊生產(chǎn)工藝。蜜糖的澄清處理蜜糖的脫鈣處理蜜糖原料的谷氨酸發(fā)酵。3.2.3提取工藝生產(chǎn)工藝：直接等電點(diǎn)方法（少數(shù)鋅鹽法）、等電離交方法18、濃縮連續(xù)等電點(diǎn)法（少數(shù)廠家采用）。等電點(diǎn)法還能分成常溫、中低溫、一次低溫（鹽酸、硫酸），帶菌體濃液一次等電點(diǎn)法。分離方式：間歇三足式離心機(jī)、連續(xù)錐蘭式分離機(jī)、沉降式分離機(jī)、

17、帶式濾過機(jī)、電膜分離法。低溫連續(xù)等電點(diǎn)法：目前我國味精生產(chǎn)廠多數(shù)采用一次低溫等電點(diǎn)法，對于谷氨酸含量6.58.0%的發(fā)酵液其提取收率為7580%。其優(yōu)點(diǎn)是析出晶體顆粒粗易分離，粒徑均勻，光澤度好，適用于不正常發(fā)酵液谷氨酸的提取。具體操作如下：發(fā)酵液在等電點(diǎn)罐中采用低溫等電點(diǎn)法結(jié)晶，待析晶完全后以晶體及母液作為種子，維持一定的溫度和pH值，然后一邊連續(xù)添加新發(fā)酵液一邊放料，進(jìn)出料量保持一致，放出的物料在育晶罐中讓晶體長大，育晶結(jié)束以后進(jìn)行分離得到谷氨酸晶體19。此外還有等點(diǎn)離子交換法、鹽酸鹽法、鋅鹽法、等電鋅鹽法等。3.2.4精制工藝的進(jìn)展脫色除鐵方式：全粉炭脫色、硫化堿除鐵和顆粒炭脫色、樹脂除

18、鐵。結(jié)晶方式：夾套式結(jié)晶罐內(nèi)循環(huán)式結(jié)晶。谷氨酸鈉溶液經(jīng)過活性碳脫色及離子交換柱除去Ca2+、Mg2+、Fe2+離子，即可得到高純度的谷氨酸鈉溶液。將純凈的谷氨酸鈉溶液導(dǎo)入結(jié)晶罐，進(jìn)行減壓蒸發(fā)，當(dāng)波美度達(dá)到2915時放入晶種，進(jìn)入育晶階段，根據(jù)結(jié)晶罐內(nèi)溶液的飽和度和結(jié)晶情況實(shí)時控制谷氨酸鈉溶液輸入量及進(jìn)水量。經(jīng)過十幾小時的蒸發(fā)結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶形體達(dá)到一定要求、物料積累到80%高度時，將料液放至助晶槽，結(jié)晶長成后分離出味精，送去干燥和篩選。結(jié)晶罐的基本操作條件為罐內(nèi)真空度0.0750.085MPa，溫度為70，濃縮液濃度的波美度為3336，結(jié)晶時間1014h，操作原則是爭取最大的結(jié)晶速度和收率，并獲得

19、均勻整齊的晶型20。參考文獻(xiàn)1 曹名鋒,金映虹,解慧,王淑芳,宋存江. -聚谷氨酸的微生物合成、相關(guān)基因及應(yīng)用展望J. 微生物學(xué)通報,2011, 38(3):388-3952 鄧毛程,梁世中,王瑤,朱明軍. 二次接種疊加生物素的谷氨酸發(fā)酵工藝研究J. 食品與發(fā)酵工業(yè),2007.07:1-53 石曉蕾,王 琦. 谷氨酸受體系統(tǒng)與肝性腦病J. 醫(yī)學(xué)綜述,2006,12(3):175-1764 Li X Z, Bao S R. Glutamic acid and cerebral ischemiaJ. Chinese Journal of Clinical Rehabilitation,2002,6

20、(1):137-1375 李華瑋,蘇慶輝,李志江,戴凌燕. 谷氨酸生產(chǎn)行業(yè)現(xiàn)狀綜合分析J. 農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)刊,2005.09(8):65-706 張建華,楊玉嶺,孫付保,毛忠貴. 谷氨酸提取產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與無廢化發(fā)展方向J. 生物加工過程,2009.11(7):1-77 劉賢雪,雷建湘,郭躍,平汪釗. 谷氨酸、色氨酸、絲氨酸發(fā)酵進(jìn)展J. 發(fā)酵科技通訊,2009,38(3):37-398 Anim-Sackey C, Amankwah R K. Strategies for sustainable development of the small-scale gold and diamond minin

21、g industry of GhanaJ. Science direct,2003,29:131-1389 馮文清. 利用谷氨酸提取廢液生產(chǎn)聚谷氨酸的探討J. 發(fā)酵科技通訊,2011.02:22-2410 Shi F, Xu Z N, Cen P L. Microbial production of natural poly amino acidJ. Science in China Series B: Chemistry,2007.6(5):291-30311 劉曉鷗,李睿穎,徐勇虎,許勤虎. 聚谷氨酸的生物合成及應(yīng)用前景J. 食品工程,2009.03(1):23-2612 陳雄,陳守文,喻

22、子牛. 聚-谷氨酸降解特性的初步研究J. 食品研究與開發(fā),2009.02(30):4-713 馮志彬,李昆,石秀峰,程仕偉,陳國忠. 混菌發(fā)酵生產(chǎn)-聚谷氨酸的工藝條件優(yōu)化J. 生物加工過程2012.09(10):23-2714 Lin Y, Wang R M, Wang T F, Xu G H.Complexity analys is of the glutamic acid ion-exchanged wastewaterJ. Humanities and Social Sciences,2008.09:473-47415 Peters-Wendisch P G., Schiel B, We

23、ndisch V F, Katsoulidis E, Mckel B, Sahm H, Eikmanns B J. Pyruvate carboxylase is a major bottleneck for glutamate and lysine production by corynebacterium glutamicumJ. Jmmb Research Article,2001,3(2):295-30016 郝建明. 谷氨酸發(fā)酵工藝制糖工藝相關(guān)問題探究J. 食品工業(yè)科技,2005,6：182-18517 譚雪萍,鄔斌. 一次性高糖發(fā)酵高產(chǎn)谷氨酸工藝的研究J. 發(fā)酵科技通訊,1997,

24、26(1):1-318 勞建民. 離子交換回收等電母液谷氨酸工藝概述J. 發(fā)酵科技通訊,2006, 35(1):178-18819 李平凡,萬劍,張薇. 谷氨酸結(jié)晶控制探討J. 食品與發(fā)酵工業(yè),2002,9(7):104-10720 王艷榮,高惠敏,張愛萍,張玉. 精制高純谷氨酸工藝探討J. 發(fā)酵科技通訊,2009,38(2):22-23二、設(shè)計內(nèi)容1設(shè)計的指導(dǎo)思想和主要設(shè)計內(nèi)容谷氨酸是一種氨基酸，主要用于生產(chǎn)谷氨酸鈉，既味精。我國的味精生產(chǎn)始于1923年，最初采用傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)水解法。這種工藝原料消耗高、勞動條件差、污染嚴(yán)重、生產(chǎn)效率低、成本高。1958年，我國廣大科技工作者，在國家支持下聯(lián)合

25、攻關(guān)，選育菌種，于1965年正式在上海味精廠首先投入工業(yè)化生產(chǎn)。微生物發(fā)酵法這一新工藝，生產(chǎn)條件溫和，使勞動和環(huán)境得到大大的改善，生產(chǎn)的產(chǎn)品食用更加安全，并為節(jié)約寶貴的蛋白質(zhì)資源、促進(jìn)糧食深加工、提高農(nóng)產(chǎn)品附加值做出了積極的貢獻(xiàn)，是二十世紀(jì)六十年代谷氨酸發(fā)酵的重要成果，為生物技術(shù)在氨基酸工業(yè)中的應(yīng)用開辟了廣闊的前景。本次進(jìn)行年產(chǎn)5萬噸谷氨酸工廠設(shè)計，包括工廠的布局規(guī)劃、生產(chǎn)車間的布置、工藝流程的選擇和工藝計算等。采用發(fā)酵法最優(yōu)越，原料選擇來源廣闊、工藝比較穩(wěn)定、設(shè)備腐蝕性低、容易實(shí)行工業(yè)化、綜合效益好。通過本設(shè)計，學(xué)習(xí)并掌握獨(dú)立檢索文獻(xiàn)的方法、發(fā)酵工廠設(shè)計中衡算及設(shè)備選型的計算方法；具備獨(dú)立制

26、定設(shè)計工藝方案的能力以及工程制圖能力，并由此形成初步的發(fā)酵工廠設(shè)計能力；能夠運(yùn)用本專業(yè)知識獨(dú)立解決一般的發(fā)酵工程技術(shù)問題；提高綜合素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。2設(shè)計擬采取的工藝原理技術(shù)路線谷氨酸發(fā)酵的主要原料有：淀粉（玉米、小麥、甘薯、大米等）、糖蜜（甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜）、醋酸、乙醇、正烷烴（液體石蠟）、氮源料（尿素或氨水）。目前我國的大多數(shù)谷氨酸生產(chǎn)廠家是以淀粉為原料的，當(dāng)然也存在少數(shù)廠家是以糖蜜為原料進(jìn)行谷氨酸生產(chǎn)的，所有原料在使用前必須進(jìn)行預(yù)處理。在谷氨酸發(fā)酵中，淀粉水解糖的質(zhì)量高低，往往直接關(guān)系到谷氨酸菌的生長速度，谷氨酸的積累以及谷氨酸的分離提取，可以說糖液質(zhì)量對發(fā)酵的影響占5060%。本設(shè)計選擇玉米淀粉為原料進(jìn)行生產(chǎn)谷氨酸。谷氨酸的生產(chǎn)菌種，主要是谷氨酸棒狀桿菌，它屬于溫度敏感性、生物素缺陷性，屬于G+菌，多為短棒、球、棒狀，沒有鞭毛不可以運(yùn)動，需要生長素作為它的生長因子，在通氧氣的條件下可產(chǎn)生谷氨酸。基本工藝流程：玉米淀粉 調(diào)漿 糊化 液化 糖化 過濾 精制 水解葡萄糖 培養(yǎng)基 發(fā)酵 真空濃縮