吨L谷氨酸生产车间设计

目录

年产50吨L-谷氨酸的工艺设计

1文献评述

1.1产品概述

1.1.1名称

学名：L-谷氨酸-水化合物；

商品名：L-谷氨酸。因L-谷氨酸起源于小麦，故俗称麸酸。

英文名：MonosodiumL-glutamate

其它名称：

L-2-Aminoglutaricacid,H-Glu-OH,L-glutamicacid,L(+)-glutamicacid,H-L-Glu-OH,S-2-Aminopentanedioicacid

1.1.2产品规格及标准

结构式：

分子式C6H14N4O2.C5H9NO4

分子量321.33

1.1.3理化性质

L-谷氨酸为白色鳞片状晶体。无臭，稍有特殊的滋味和酸味。呈微酸性。微溶于冷水，易溶于热水，几乎不溶于乙醚、丙酮和冷醋酸中，不溶于乙醇和甲醇。

247-249℃分解，200℃升华，相对密度1.538（20/4℃），旋光度[α]＋30-＋33°。

1.1.4产品用途

（1）食品业

氨基酸作为人体生长的重要营养物质，不仅具有特殊的生理作用，而且在食品工业中具有独特的功能。

（2）日用化妆品等

谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种，作为营养药物可用于皮肤和毛发。聚谷氨酸是一种出色的环保塑料，可用于食品包装、一次性餐具及其它工业用途，可在自然界迅速降解，不污染环境。随着科学的进步，研究的深入，谷氨酸新的应用领域将越来越广。

（3）医药行业

谷氨酸还可用于医药，因为谷氨酸是构成蛋白质的氨基酸之一，虽然它不是人体必须的氨基酸，但它可作为碳氮营养与机体代谢，有较高的营养价值。2、工业生产方法的选择和论证

2.1L-谷氨酸生产方法的选择与确定

2.1.1传统工艺中L-谷氨酸的生产方法有两种：合成法和发酵法。（1）合成法

丙烯腈与氢和一氧化碳在高温，高压和催化剂的作用下得到β-氰基丙醛（OHCCH2CH2CN），后者与氰化钾和氯化铵进行斯脱拉克（Straker）反应生成氨基腈。将氨基腈用氢氧化钠水解，得谷氨酸二钠，然后用硫酸中和，生成D，

L-谷氨酸析出，将D，L-谷氨酸进行光学分离，即可分成L-谷氨酸和D- 谷氨酸，后者经消旋化再返回到中和工序。此法日本曾用之生产L-谷氨酸10年之久，于1973年停用。

（2）发酵法

此法是L-谷氨酸工业生产的主要方法。薯类，玉米，木薯等的淀粉水解糖或糖蜜，借助于微生物类，以铵盐，尿素等提供氮源，于大型发酵罐中，在通气搅拌下进行发酵30-50个小时，保持30-40度。PH值为7-8，发酵完毕。

表1.两种方法的比较

缺点优点

合成法需要高压，有易燃，有毒物质，设

备投资大，年产量小于5000吨L-

谷氨酸时不经济，生产工艺复杂

不用粮食，采用石油废气

发酵法需设置菌种实验室，生产过程需要

严格消毒灭菌原料来源广，设备腐蚀性小，劳动强度小，可自动化，连续化生产，成本低

所设计的L-谷氨酸生产厂不仅生产方法要可靠，而且原料来源要广泛，故选择发酵法为宜。经过上述两种方法的优缺比较，该法的生产虽然必须要求严格灭菌，但这是不难办到的。由于此法优点很多，又是目前生产L-谷氨酸的主要方法，所以本设计选用发酵法生产L-谷氨酸。

发酵法生产L-谷氨酸大致可分为三个阶段：糖化，发酵，提取。

2.1.2谷氨酸的生产工艺流程

谷氨酸的生产主要包括以下工作：谷氨酸发酵的原料处理和培养基的配制；

种子培养；发酵工艺条件的控制；谷氨酸的提取；谷氨酸的精制。

谷氨酸发酵生产L-谷氨酸的工艺流程如下：

硫酸盐淀粉斜面空气

玉米浆酶

化系统

调pH值中和

压滤

预热

连消发酵罐尿素储罐

等电点沉淀

粗谷氨酸

附图1.发酵法生产谷氨酸钠的工艺流程

2.2主要生产原料的选择

淀粉是L-谷氨酸生产的主要原料，每吨99%的L-谷氨酸大约需要消耗纯淀

粉2.4吨。淀粉的质量对生产的好坏影响很大，比较各类淀粉，以玉米淀粉为最佳，山芋淀粉次之，小麦淀粉较差，而大米淀粉较好。因我国长江流域盛产大米和玉米，故拟建的L-谷氨酸厂可选用这两种农产品的淀粉作为主要原料。生产L-谷氨酸最好是用新鲜淀粉，因为新鲜湿淀粉水解后的营养成分比干淀粉水解糖液丰富。

2.3谷氨酸发酵生产中的生产菌种及培养基

2.3.1菌种

谷氨酸发酵生产菌种主要有棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属的细菌。除节杆菌外，其他三属中有许多菌种适用于糖质原料的谷氨酸发酵。这些细菌都是需氧微生物，都需要以生物素为生长因子。我国谷氨酸发酵生产所用菌种有北京棒状杆菌AS1.299、7338，钝齿棒状杆菌AS1.452、HU7251、B9；天津短杆菌T613、FM8207等。本设计采用FM8207为生产菌。

菌种特点：

（1）α-酮戊二酸脱氢酶丧失或活力极弱。

（2）谷氨酸生产菌的谷氨酸脱氢酶活力很强，且活力不被高浓度谷氨酸PH 值抑制。

（3）丙酮酸羧化支路旺盛，使丙酮酸与二氧化碳结合，提供谷氨酸合成中大量需要的碳司二羧酸。

（4）有充足的NADPH•2H供给α-酮戊二酸还原氧化。

（5）生物素缺陷型（或甘油或油酸缺陷型）。

2.3.2培养过程

斜面培养一级种子培养二级种子培养发酵罐

（1）斜面培养条件

谷氨酸斜面菌种培养条件一般是7338、B9类菌种30～32℃，T631类菌种33～34℃培养18～24h.

(2)一级种子培养

采用液体培养基，由葡萄糖。玉米浆。尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、硫酸铁及硫酸锰等组成，pH为6.8～7.0；三角瓶内32℃振荡培养12ｈ，采用恒温控制，贮于4℃冰箱备用。

(3)二级种子培养

培养基除用水解糖代替葡萄糖,加入泡敌，其他与一级种于培养基相仿。接种量0.5%～1.0%，培养温度为32℃（T613菌为33～34℃），培养时间7～8h，即可移种或冷却至10℃备用。通风量1200L种子罐1:0.2，搅拌转数180r/min。

(4)发酵培养基

培养基中另外加入植物油,氯化钾,泡敌外,其他与二级种于培养基相仿。在

35-36℃下培养约35小时，即可进行谷氨酸提取。但必须注意发酵液中个成分的含量。在谷氨酸发酵培养液中糖浓度为12.5%，总尿量为3%，碳氮比为100:28。碳氮比为100:11时才开始积累谷氨酸。不同的碳氮比对谷氨酸的合成有着显著的影响，例如适量的氨离子可减少α-酮戊二酸的积累，促进古氨酸的合成；过量的氨离子会使生成的谷氨酸受谷酰胺合成酶的作用转化为谷酰胺。

另外，还需要无机盐、生长因子等。