50吨L-谷氨酸生产车间设计

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年产1万吨谷氨酸钠发酵工厂设计毕业设计

摘要课程设计是普通高校本科教育中非常重要的一个环节，同时也是理论知识与实际应用相结合的重要环节。

本设计为年产1万吨谷氨酸钠的生产车间设计，通过双酶法谷氨酸中糖发酵以及一次等电点提取工艺生产谷氨酸钠。

本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。

设计内容为，了解味精生产中的原料处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。

关键词：关键词1：谷氨酸钠；关键词2：发酵；关键词3：工艺流程ABSTRACTCourse is designed to education of undergraduate course of common colleges and universities in a very important link, is also a combination of theoretical knowledge and practical application of important link.This design for the annual output of 10000 tons of mono-sodium glutamate production workshop design, through the double enzymatic sugar in glutamate fermentation and a second-class mono-sodium glutamate isoelectric point extraction process production.In this paper, a brief introduction of the process and main equipment for the production ofmono-sodium glutamate fermentation, in order to help understand the concerned knowledge of aeration fermentation process and main equipment.Design content for, understand mono-sodium glutamate in the production of raw materials processing, fermentation, extraction part of manufacturing processes and production methods, according to the actual situation to choose suitable fermentation section in the production process, and the process of raw material to carry on the material balance, heat balance and the selection of equipment.Key words: MSG; FERMENTATION; TECHNOLOGICAL PROCESS1 谷氨酸发酵的工艺流程1.1工艺流程1.1.1 谷氨酸发酵原理1.1.2 谷氨酸发酵工艺流程1.2 原料的选择[2]我国味精生产均以淀粉为原料，成本相对比较高，如全部改用玉米代替大米作原料，每吨味精成本由比国际同行业先进水平高1000元降到比国际同行业先进水平低2000元水平，同时可以大大减少生产所形成的有机废水、废渣，实现清洁生产。

产10万吨谷氨酸工厂发酵车间设计毕业论文

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二、10万t／a谷氨酸工厂发酵车间工艺流程设计任务书
1、完成10万t／a谷氨酸工厂发酵车间工艺流程的设计
2、对主要设备(重点为发酵罐)进行设计与选型
3、对谷氨酸生产的发酵车间进行物料衡算
4、对结果进行评价
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三、可行性分析ห้องสมุดไป่ตู้
1、工艺简炼。在用粮食制谷氨酸的工艺中，第一步是用水解糖(糖化酶)把粮食中的淀粉(长链葡萄糖)变成单个的葡萄糖;第二步是用酵母菌再把葡萄糖变成谷氨酸和母液。其中第一步是相当复杂的。而果谷氨酸创造技术是将淀粉中的糖加之菌种发酵，即可变成谷氨酸，省去了艰难的第一步。
(三)、采取必要措施：
1)合理利用原材料
2)采用新工艺，新技术，提高技术水平
3)生产设备大型化，自动化，关键设备先进化
4)加强废水处理和综合利用，提高环境效益
5)深化改革，降低生产成本，参预国际市场竞争
6)跳出单一产品模式，开辟多品种，提高企业抗风险能力
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(四)今后发展方向：
今后的发展方向是采用诱变、细胞工程、基因工程的手段选育出从遗传角度解除了反馈调节和遗传性稳定的更理想的菌种以提高产酸率；采用过程控制检测调节与自控，逐步使用现代化的电子仪表，电子计算机控制，加强科学管理，完善受控参数，进行最佳化控制，连续化、自动化、稳产高产；在工艺设备上进一步探求新工艺、新设备，以提高产率和受的率；继续研究微生物生理生化遗传变异和发酵机制等外问题，以更好地控制谷氨酸的发酵。
(二)、目前生产存在问题及对策(谷氨酸)
随着经济的发展和技术水平的不断提高，我国的谷氨酸生产水平也有相应的提高。但与国际先进生产水平相比，还存在着以下问题:
1)规模小，操作费和设备费用高
2)技术水平低

毕业设计：年产2万吨味精工艺设计

年产2万吨味精工艺设计XXX（陕西理工学院化学学院化工专业061班，陕西汉中723001）指导教师：XXX[摘要]：本设计是年产2万吨味精工艺设计；以玉米淀粉为原料水解生成葡萄糖、利用谷氨酸生产菌进行碳代谢、生物合成谷氨酸、谷氨酸与碱作用生成谷氨酸一钠即味精为主体工艺，进行工艺计算、物料衡算、热量衡算、设备选型，并绘制了等电罐结构图，发酵工序带控制点图，糖化工序图，工厂平面布置图。

[关键词]：味精；发酵；工艺设计Annual production capacity of 20000 tonsof monosodium glutamate process designWANG Xiao-fei(Grade06, Class 1, Major of Chemical Engineering and Technique College of Chemical and environment science of Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723001,Shaanxi)Tutor: LI Zhi-zhouABSTRACT：The design is an annual output of 20,000 tons of monosodium glutamate process design; To hydrolysis of corn starch as raw materials to generate glucose, glutamic acid producing bacteria to use carbon metabolism, biosynthesis of glutamic acid, glutamic acid and alkali to form a sodium glutamate or MSG is the main process,*for process calculation, material balance calculation,heat balance calculation, equipment selection,and mapped the structure of isoelectric tank, fermentation processes with control point map, the factory floor plan, saccharification process map.Key Words：MSG, Fermentation, Process Design目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1.总论 (1)1.1项目依据 (1)1.1.1课题背景及味精概述 (1)1.1.2味精产业概况 (1)1.1.3味精需求现状 (2)1.2设计原则 (2)1.3设计任务 (3)1.4厂制概况 (3)1.4.1工厂组织 (3)1.4.2工作制度 (3)1.4.3人员配备 (3)1.5厂址选择 (3)1.5.1 建厂依据 (3)1.5.2 指导方针 (3)1.5.3 选厂经过 (4)1.6环境保护剂废物处理 (4)2.工艺设计 (6)2.1工艺流程设计 (6)2.1.1 工艺流程设计的重要性 (6)2.1.2 工艺流程设计的原则 (6)2.1.3 工艺流程设计 (6)2.2玉米制备淀粉工艺 (7)2.2.1湿法玉米淀粉制备工艺过程 (7)2.2.2湿法玉米淀粉生产的主要设备 (8)2.2.3玉米淀粉生产工艺技术指标 (8)2.3淀粉糖化工艺 (9)2.3.1概述 (9)2.3.2一次喷射双酶法制糖工艺流程 (9)2.3.3一次喷射双酶法制糖工艺控制要点 (9)2.4发酵工艺 (10)2.5谷氨酸提取工艺 (10)2.5.1概述 (10)2.5.2谷氨酸发酵液的特征和主要成分 (10)2.5.3等电点—离子交换法提取谷氨酸 (11)2.6谷氨酸制造味精工艺 (12)3.物料衡算 (13)3.1生产过程的总物料衡算 (13)3.1.2计算指标（以淀粉质为原料） (13)3.1.3物料衡算 (13)3.1.4总物料衡算结果 (14)3.2制糖工序的物料衡算 (14)3.3发酵工序的物料衡算 (15)3.4谷氨酸提取车间物料衡算 (17)3.4.1中和等电工序 (17)3.4.2离交工序 (18)3.4.3提取车间物料衡算验算 (18)3.5精制车间物料衡算 (19)3.5.1中和脱色工序物料衡算 (19)3.5.2精制（结晶）工序物料衡算 (20)3.6精制生产过程物料衡算图 (20)4.热量衡算 (23)4.1液化工序热量衡算 (23)4.1.1液化加热用蒸汽量 (23)4.1.2液化液冷却用水量 (23)4.2糖化工序热平衡说明 (23)4.3连续灭菌和发酵工序热量衡算 (23)4.3.1培养液连续灭菌用蒸汽量 (23)4.3.2培养液冷却用水量 (24)4.3.3发酵罐空罐灭菌用蒸汽量 (24)4.3.4发酵过程产生的热量及冷却用水量 (25)4.4谷氨酸提取工序冷量衡算 (25)4.5谷氨酸钠溶液浓缩结晶过程的热量衡算 (25)4.5.1热平衡与计算蒸汽加热量 (26)4.5.2二次蒸汽冷凝所消耗循环冷却水量 (26)4.6干燥过程的热量衡算 (27)4.7溴化锂制冷机所用蒸汽量 (28)4.8生产过程耗用蒸汽衡算汇总 (28)5.水平衡 (29)5.1糖化工序用水量 (29)5.2发酵配料及培养基灭菌后冷却用水量 (29)5.3发酵过程冷却用水量 (29)5.4谷氨酸提取工序冷却用水量 (29)5.5中和脱色工序用水量 (29)5.6精制工序用水量 (29)5.7动力工序用水量 (29)5.8用水量汇总 (29)6.主要设备选型及计算 (31)6.1.1发酵罐 (31)6.1.2种子罐 (33)6.1.3离子交换柱 (34)6.1.4尿素罐 (36)6.1.5等电罐 (36)6.1.6油罐 (37)6.2泵的选择 (37)6.3空气系统选择 (37)6.3.1流程选择的原则 (37)6.3.2空气净化设备流程 (37)6.3.3具体设备要求 (37)6.4容器、槽的选择 (39)6.5其他设备的选择 (39)6.6辅助设备选择 (40)7.全厂总平面设计 ........................................................ 错误!未定义书签。

谷氨酸钠工厂发酵车间设计报告

谷氨酸钠工厂发酵车间设计报告化专999味精发酵生产研发有限公司市场部﹕技术部﹕品控部﹕总负责人﹕市场部调查知识背景：味精是一种常用的食品添加剂，日常生活中很多食品，如即食面、薯条、虾片、酒楼点心等都含有味精。

人类使用味精的历史其实不长，1908年一名日本科学家吃晚餐时，在汤面里加了点海藻，发觉美味无比。

经过多年的努力，终于发现当日使汤面变得美味的原因是来自一种氨基酸的钠盐－谷氨酸钠，结构式：谷氨酸钠（C5H8NO4Na），化学名α-氨基戊二酸一钠，是一种由钠离子与谷氨酸根离子形成的盐。

其中谷氨酸是一种氨基酸，而钠是一种金属元素。

生活中常用的调味料味精的主要成分就是谷氨酸钠。

1956年日本协和发酵公司用发酵法生产味精以后，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产。

谷氨酸的通气发酵，是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业,该生产工艺和设备具有很强的典型性。

技术部方案主要内容：本设计主要内容为，了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择、管道管径的确定。

最后，画出工艺管道流程图和车间布置图。

味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：（1）原料的预处理及淀粉水解糖的制备（2）种子扩大培养及谷氨酸发酵（3）谷氨酸的提取（4）谷氨酸制取味精及味精成品加工。

与这四个工艺阶段相对应味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。

另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位。

为保障全厂生产用水，还要设置供水站。

所供的水经消毒、过滤系统处理，通过供水管路输送到各个生产需求部位。

本设计利用淀粉为原料，双酶水解制糖后，通过微生物发酵、等电点沉淀提取来生产味精，总工艺流程图如下：液化、糖化酶制剂1.设计依据与主要工业设计参数1.1设计任务设计任务为年产9000吨MSG,纯度99%，年工作320天1.2工艺流程味精生产工艺为利用淀粉为原料，双酶水解制糖后，通过微生物发酵、等电点沉淀提取生产味精的工艺是目前最成熟、最典型的生产工艺。

三万吨谷氨酸工厂设计(53页)_2

一前言1.1性质谷氨酸（α-氨基戊二酸）由两个羧基等组成的酸性氨基酸。

中文名谷氨酸CAS登录号56-86-0200-293-7英文名glutamic acid EINECS登录号化学式C5H9NO4熔点205℃分子量147.130761.2生物合成途径1.3用途谷氨酸是组成蛋白质的20种氨基酸之一，谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种。

医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷等病症。

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参与机体代谢，有较高的营养价值。

食品中，用于味精生产，味精的成分是谷氨酸钠。

游离态的谷氨酸普遍存在于日常食物中，是人体中自然代谢的一种产物。

前景发展前1.4谷氨酸的发展目前我国谷氨酸总发酵能力已接近160万吨，约占全球谷氨酸产能的75%;而日本的谷氨酸产能，即包括日本味之素株式会社在本土和海外分公司产能在内的合计只有不到60万吨;韩国的谷氨酸发酵能力在20万～25万吨。

再加上我国台湾地区的谷氨酸发酵能力，可以认为，亚洲谷氨酸厂商基本上主宰了国际谷氨酸市场。

我国也已取代日本成为全球最大的味精(谷氨酸钠)出口国。

而西方国家逐渐改变对味精使用的观念，估计对今后的谷氨酸市场将是一大利好。

目前国内谷氨酸的供给主要由味精生产企业提供，味精生产企业在满足自己的原料需求后对外有少量供给，味精以外用谷氨酸主要由化工企业提供，但在规模上无法与味精企业相比。

因此，我国谷氨酸行业的供给和需求以味精生产为主，其他行业的需求量相对味精消耗量还比较小。

经过几十年时间国内市场的不断洗牌，我国谷氨酸生产企业已从上世纪80年代初的200~300家小企业，缩减为2013年的80多家。

年产量在1万吨以上的有17家，产量在5万吨以上者仅有七八家，包括有河南莲花集团、山东菱花集团、山东雪花公司，沈阳红梅集团、广东星湖公司、重庆飞亚集团、江苏菊花公司和河北梅花公司等。

此外，温州快鹿公司与浙江义乌市蜜蜂公司的产量近几年来增长较快。

吨谷氨酸生产车间设计

吨谷氨酸生产车间设计引言吨谷氨酸（Tons of Glutamic Acid，简称TGA）是一种重要的生化工业原料，广泛应用于食品添加剂、药品、化妆品等领域。

为了提高吨谷氨酸的生产效率和质量稳定性，设计一个合理的生产车间是至关重要的。

本文将从工艺流程、生产设备、空间布局和安全要求等方面，对吨谷氨酸生产车间进行设计。

工艺流程吨谷氨酸的生产工艺流程包括发酵、提取、结晶和干燥等步骤。

1.发酵：通过将发酵菌种添加到培养基中，进行发酵反应，产生吨谷氨酸。

发酵过程需要具备温度、pH值和氧气供应等控制参数。

2.提取：将发酵液进行离心分离，得到产物和废液，废液进行后续处理，产物则继续下一步工艺。

3.结晶：将产物进行结晶处理，以提高纯度。

4.干燥：将结晶产物进行干燥处理，得到最终产品。

生产设备吨谷氨酸生产车间需要配备以下生产设备：1.发酵罐：用于进行发酵反应的设备，应具备良好的温度、pH值和通气控制能力。

发酵罐应该采用不锈钢材质，易于清洁和消毒。

2.离心机：用于发酵液的分离，将产物和废液分离。

3.结晶设备：用于结晶处理，提高产物纯度。

4.干燥设备：将结晶产物进行干燥，得到最终产品。

常用的干燥设备包括喷雾干燥机和气流干燥机等。

5.控制系统：车间需要配备自动控制系统，实时监测和调节温度、pH值和氧气供应等参数，保证生产过程的稳定性和质量。

空间布局吨谷氨酸生产车间的空间布局应充分考虑工艺流程和材料流动。

一般而言，可分为原料存储区、发酵区、提取区、结晶区和成品存储区等区域。

1.原料存储区：用于存放吨谷氨酸的原料，如糖、氮源和盐等。

应有适当的容量和防潮、防火设施。

2.发酵区：设置发酵罐，应保证充足的工作空间和通风设备，以及相应的供电、水源和废液排放设施。

3.提取区：设置离心机和相关处理设备。

离心机需要具备良好的稳定性和防护措施，同时保证提取过程的无菌性。

4.结晶区：设置结晶设备，应具备良好的操作空间和通风设备，结晶过程需要精确控制温度和湿度。

生物工程专业毕业设计(论文)-年产3万吨谷氨酸钠(味精)车间糖化工段工艺设计

摘要谷氨酸是利用微生物发酵生产的一个具有代表性的产品，生产工艺涉及种子培养、发酵、提取、脱色、离心和干燥等重要的单元操作和工程概念。

通过对谷氨酸车间的工艺设计，可以加强对自己对所学知识的综合利能力。

通过本毕业设计训练，可以提高自己理论联系实际的能力和工程设计方面的能力。

本设计是以精制淀粉（纯度为86%）为原料进行设计，使用一次喷射双酶法为糖化工艺，以年实际工作日300天计算，日产味精90吨。

对全厂物料、热量就行衡算，对糖化工段的罐体如调浆罐、储浆罐、维持罐、层流罐、糖化罐、储糖罐以及一些标准设备如液化喷射器、板框过滤机、板式换热器和泵等进行了详细计算，以确定它们的参数，便于设备布置图的绘制。

关键词：谷氨酸钠；糖化；工艺计算AbstractGlutamate is produced by microbial fermentation of a representative of the products, production processes involved in seed culture, fermentation, extraction, bleaching, centrifugation and drying unit operations and other important engineering concepts.Through the workshop process design glutamate, can enhance their knowledge of the comprehensive profitability.Graduate training through the design, can improve their ability to integrate theory with practice and engineering design capabilities.The design is based on refined starch (86% purity) as raw materials for the design, the use of a jet of two enzymes for the saccharification process, the actual working days to 300 days calculated at 90 tons of monosodium glutamate production.The whole plant material, the heat balance on the line for sugar chemical segment, such as mixing tanks tank, slurry storage tank, the maintenance tank, laminar flow tank, saccharification tanks, storage sugar and some standard equipment such as liquid jet, framefilter, plate heat exchanger and pump a detailed calculation, to determine their parameters, to facilitate the drawing of equipment layout.Key words:glutamate;saccharification;process calculation目录引言 (1)第一章生产工艺 (2)1.1 味精简介 (2)1.2 设计方案的确定 (2)1.2.1 糖化方法的选择论证 (2)1.2.2 液化工艺条件的论证 (3)1.3 糖化工艺流程 (4)1.4 糖化工艺技术要点 (5)1.4.1 调浆配料 (5)1.4.2 喷射液化 (5)1.4.3 糖化 (5)1.4.4 过滤 (5)1.4.5 贮存 (5)第二章全厂物料衡算 (6)2.1 生产能力 (6)2.2 计算指标 (6)2.3 总物料衡算 (6)2.3.1 商品淀粉用量 (6)2.3.2 糖化液量 (7)2.3.3 产谷氨酸量 (7)2.3.4 衡算结果汇总 (7)2.4 糖化工段物料衡算 (7)2.4.1 淀粉浆量及加水量 (8)2.4.2 液化酶量 (8)2.4.3 CaCl2量 (8)2.4.4 糖化酶量 (8)2.4.5 糖液产量 (8)2.4.6 过滤糖渣量 (8)2.4.7 生产过程进入的蒸汽冷凝水及洗水量 (8)2.4.8衡算结果汇总 (8)2.5 配料、连续灭菌和发酵工段物料衡算 (9)2.5.1 发酵培养基和用糖量 (9)2.5.2 发酵配料 (10)2.5.3 配料用水 (10)2.5.4 接种量 (10)2.5.5 连续灭菌过程进入的蒸汽及补水量 (11)2.5.6 发酵过程中加入99%液氨量 (11)2.5.7 加消泡剂量 (11)2.5.8 发酵生化反应过程所产生的水分 (11)2.5.9 发酵过程从排风带走的水分 (11)2.5.10 发酵过程化验取样、放罐残留及其他损失 (12)2.5.11 发酵终止时的数量 (12)2.5.12 衡算结果汇总 (13)2.6 中和等电工段物料衡算 (13)2.6.1 发酵液数量 (13)2.6.2 高流量 (13)2.6.3 硫酸用量 (14)2.6.4 等电液数量 (14)2.6.5 谷氨酸产量 (14)2.6.6 加水量 (14)2.6.7 洗水量 (14)2.6.8 母液（上清液）数量 (14)2.6.9 物料衡算汇总 (14)2.7 离交工段物料衡算 (15)2.7.1 母液调pH用硫酸量 (15)2.7.2 母液数量 (15)2.7.3 调高流用硫酸量 (15)2.7.4 洗脱液用99%液氨数量 (15)2.7.5 高流量 (15)2.7.6 排出废液量 (15)2.7.7 配洗脱液用水量 (15)2.7.8 物料衡算汇总 (16)2.8 中和脱色工段物料衡算 (16)2.8.1 谷氨酸数量 (16)2.8.2 离子膜碱用量 (16)2.8.3 粉末活性炭用量 (16)2.8.4 中和脱色液数量 (17)2.8.5 废碳渣数量 (17)2.8.6 用水量 (17)2.8.7 物料衡算汇总 (17)2.9 精制（结晶）工段物料衡算 (18)2.9.1 中和脱色液数量 (18)2.9.2 产MSG量 (18)2.9.3 产母液量 (18)2.9.4 蒸发结晶过程加水 (18)2.9.5 MSG分离调水洗水量 (18)2.9.6 结晶过程蒸发水分 (18)2.9.7 物料衡算汇总 (18)第三章全厂热量衡算 (19)3.1 液化工段热量衡算 (19)3.1.1液化加热耗蒸汽量 (19)3.1.2 液化液冷却耗水量 (20)3.2 糖化工段热量衡算 (20)3.3 连续灭菌、发酵工段热量衡算 (20)3.3.1 培养液连续灭菌用蒸汽量 (20)3.3.2 培养液冷却用水量 (21)3.3.3 发酵罐空罐灭菌蒸汽用量 (21)3.3.4 发酵过程产生的热量及冷却用水量 (22)3.4 提取工段冷量衡算 (23)3.5 精制（结晶）工段热量衡算 (23)3.5.1 热平衡与计算加热蒸汽量 (23)3.5.2 二次蒸汽冷凝所消耗循环冷却水量 (25)3.6 味精工段热量衡算 (25)3.6.1 干燥时需蒸发水量 (25)3.6.2 味精干燥过程所需热量 (26)3.6.3 味精干燥过程需空气量 (26)3.6.4 味精干燥过程耗用蒸汽量 (26)3.7 制冷机耗蒸汽量 (27)3.8 热量衡算汇总 (27)第四章糖化工段设备选型 (28)4.1 糖化设备 (28)4.1.1 调浆罐 (28)4.1.2 储浆罐 (29)4.1.3 连续液化喷射器 (29)4.1.4 维持罐 (29)4.1.5 层流罐 (30)4.1.6 糖化罐 (30)4.1.7 储糖罐 (31)4.2 过滤设备 (31)4.2.1 板框过滤机 (31)4.3 换热设备 (32)4.3.1 板式换热器 (32)4.4 泵 (33)4.4.1 泵Ⅰ (33)4.4.2 泵Ⅱ (34)4.4.3 泵Ⅲ (34)4.4.4 泵Ⅳ (35)4.4.5 泵Ⅴ (36)4.5 设备选型汇总 (37)结论 (38)参考文献 (39)引言味精又称谷氨酸一钠，其基本成分为L-谷氨酸，具有强烈的肉类鲜味。

味精工厂发酵车间的物料衡算

味精工厂发酵车间的物料衡算2 发酵罐及种子罐的设计与选型2.1 味精工厂发酵车间的物料衡算2.1.1 工艺技术指标及基础数据（1）查《发酵工厂工艺设计概论》P326表3 味精行业国家企业标准［5］，选用主要指标如表1表1 味精发酵工艺技术指标指标名称单位指标数生产规模t/a 15000（味精）生产方法中糖发酵，一次等电点提取年生产天数d/a 300产品日产量t/a 50产品质量纯度% 99倒灌率% 1.0发酵周期h 48发酵初糖Kg/m3 150淀粉糖转化率% 95糖酸转化率% 48麸酸谷氨酸含量% 90谷氨酸提取率% 80味精对谷氨酸产率% 112（2）主要原材料质量指标淀粉原料的淀粉含量为80%，含水14%。

（3）二级种子培养基（g/L）水解糖25，糖蜜20，尿素3.5，磷酸氢二钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆5~10，泡敌0.6，硫酸镁0.002，硫酸亚铁0.002。

（4）发酵培养基（g/L）水解糖150，糖蜜4，硫酸镁0.6，氯化钾0.8，磷酸氢二钠0.2，硫酸亚铁0.002，硫酸锰0.002，尿素（总尿）40，泡敌0.6，植物油1.0。

（5）接种量为2% 。

2.1.2 谷氨酸发酵车间的物料衡算首先计算生产1000kg纯度为100%的味精需耗用的原辅材料及其他物料量。

（1）发酵液量V1式中150——发酵培养基初糖浓度（kg/m3）48%——糖酸转化率80%——谷氨酸提取率99%——除去倒灌率1%后的发酵成功率112%——味精对谷氨酸的精制产率（2）发酵液配制需水解糖量G1以纯糖算，（3）二级种液量V2（4）二级种子培养液所需水解糖量G2式中25——二级种液含糖量（kg/m3）（5）生产1000kg味精需水解糖总量G为：（6）耗用淀粉原料量理论上，100kg淀粉转化生成葡萄糖量为111kg，故理论上耗用的淀粉量G淀粉为：式中80%——淀粉原料含纯淀粉量95%——淀粉糖转化率（7）尿素耗用量二级种液耗尿素量为V3发酵培养基耗尿素为V4故共耗尿素量为627.5kg（8）甘蔗糖蜜耗用量二级种液耗用糖蜜量V5发酵培养基耗糖蜜量V6合计耗糖蜜69.9kg（9）氯化钾耗量GKCl（10）磷酸氢二钠（Na2HPO4?7H2O）耗量G3（11）硫酸镁（MgSO4?7H2O）用量G4（12）消泡剂（泡敌）耗用量G5（13）植物油耗用量G6（14）谷氨酸（麸酸）量发酵液谷氨酸含量为：实际生产的谷氨酸（提取率80%）为：2.1.3 15000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果由上述生产1000kg味精（100%纯度）的物料衡算结果，可求得15000t/a味精厂发酵车间的物料平衡计算。

氨基酸及其发酵工艺设计项目

氨基酸及其发酵工艺设计项目——制作人：贺丹、王春艳、周燕梅、顾婷玉2009年3月28日目前，随着氨基酸的用途向深度和广度发展，合成氨基酸已形成了一个与营养品市场、动物饲料市场明显区别开来的细分市场，且品种多样，特性和生产方式也各有不同。

在精细化工领域的药用中间体生产以及蛋白质类药物的研发、生产过程中，氨基酸是合成过程的一个重要组成部分，因此氨基酸一直扮演着不可或缺的角色，并随着工艺进步及应用范围的扩大，成为精细化工市场的重要分支之一。

据估计，从2004年到2009年，全球对药用中间体和高端原料药的需求将以年均6%～9%的速度增长。

据此前一份题为《蛋白质医药市场：新兴市场的科学和商业》的市场研究报告称，由于受目前占全球蛋白质类药物市场销售总额80%以上的美国和欧洲市场强劲需求及销售的推动，2010年的蛋白质类药物市场的销售额可能会达到870亿美元。

显然，这为氨基酸市场提供了发展的契机。

再加上受近几年生物制药技术的研发力量逐渐壮大的带动，氨基酸的市场供求、产业实力也将随之跟上。

目前，全球氨基酸的市场规模已经超过了7 0亿美元。

全球范围来看，所生产的氨基酸大部分投向了农业和营养学领域。

然而，回报最大和增长速度最快的，还是应用于生物科技和制药领域的合成氨基酸，虽然其仅占氨基酸应用范畴的其中一小部分，但却是氨基酸市场成长最快的一个领域，如目前应用于药物研发平台和手性药物生产的氨基酸和肽类产品，其定制生产业务是增长速度最快的领域之一。

尽管应用于生物科技和制药领域的合成氨基酸在氨基酸中的使用比重刚刚超过50%。

但据统计，这两个领域使用合成氨基酸的年平均增长率达到了9.8%。

除此之外，应用于强效增甜剂的合成氨基酸预计将以年均3.8%的速度增长,到2009年可达到4.27亿美元，这一增长势头将主要出现在美国市场。

相信随着更多蛋白质类药物的研发和上市销售，合成氨基酸在制药和生物科技领域里的应用将更加锦上添花。

一、氨基酸发酵行业的现状与趋势许多种氨基酸均可利用微生物发酵法进行生产，使氨基酸产量大增，其生产成本大为降低。

谷氨酸发酵生产工艺设计

摘要味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构体。

味精具有很强的鲜味(阈值为0. 03%)，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。

1987年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂［1］。

早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的，自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产。

谷氨酸发酵是通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业［2］。

该生产工艺和设备具有很强的典型性，本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。

设计内容为，了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。

最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。

整个设计内容大体分成三部分，第一部分主要是味精生产的工艺和设备选择；第二部分包括发酵罐、种子罐及空气分过滤器的设计与选型；第三部分是工艺流程和平面布置图。

关键词：味精发酵；工艺计算；设备选型；CADAbstractmonosodium glutamate production process can be divided into fourprocessstages: (1) pretreatment of raw materials and the preparation of starch hydrolysis sugar;(2) seeds to expand cultivation and glutamic acid fermentation; (3) glutamic acidextraction andglutamate single preparation of sodium; (4) MSG refined. Corresponding to the four process stages saccharification workshop, set in the MSGplant fermentation workshop, extraction workshop and refining plant as the mainproduction plant. In addition, the steam requirements for the protection of the production process, set the boiler room, boiler combustion to produce steam, and gas pipelinetransportation to the various production needs parts. For the protection of the water of the entire factory production, the need to set the pump house, water for sterile filtration system processing, transportation and water supply pipes to the various productionneeds parts Kerword：Pretreatment Hydrolysis FermentationKey word:Monosodium glutamate fermentation; Process calculation; Equipment selection; CAD目录摘要 (I)Abstract .......................................................................................................................................... I I 一前言...................................................................................................................................... - 1 -二味精生产工艺 .................................................................................................................... - 2 -2.1 味精生产工艺概述.................................................................................................... - 2 -2.2味精生产总工艺流程图 ............................................................................................... - 2 -2.3 原料预处理及淀粉水解糖制备................................................................................. - 3 -2.3.1 原料的预处理................................................................................................. - 3 -2.4 种子扩大培养及谷氨酸发酵..................................................................................... - 4 -2.5 谷氨酸的提取............................................................................................................ - 5 -2.6 谷氨酸制取味精及味精成品加工............................................................................. - 5 -三工艺计算.............................................................................................................................. - 6 -3.1 发酵工艺技术指标及基本数据................................................................................... - 6 -3.2 谷氨酸发酵车间的物料衡算 ...................................................................................... - 6 -3.2.1 物料衡算结果 ............................................................................................... - 8 -3.3.2培养液冷却水用量 ........................................................................................ - 10 -3.3.3 发酵过程空气基本数据................................................................................ - 10 -3.3.4发酵过程无菌空气用量计算......................................................................... - 10 -四设备设计与选型............................................................................................................... - 13 -4.1 发酵罐 ...................................................................................................................... - 13 -4.1.1 发酵罐的选型及容积.................................................................................. - 13 -4.1.2发酵罐个数的确定 ........................................................................................ - 13 -4.1.3主要尺寸设计 ................................................................................................ - 14 -4.1.4冷却面积........................................................................................................ - 14 -4.1.5搅拌器及搅拌轴功率..................................................................................... - 15 -4.1.6设备结构的设计 ............................................................................................ - 17 -4.1.7支座选择........................................................................................................ - 21 -4.2 种子罐 ...................................................................................................................... - 22 -4.2.1种子罐容积和数量的确定............................................................................. - 22 -4.2.2冷却面积的计算 ............................................................................................ - 23 -4.2.3壁厚计算........................................................................................................ - 23 -4.2.4设备结构的工艺设计..................................................................................... - 24 -4.2.5支座选型........................................................................................................ - 27 -4.3空气分过滤器............................................................................................................ - 27 -4.3.1种子罐分过滤器 ............................................................................................ - 27 -4.3.2发酵罐分过滤器 ............................................................................................ - 28 -4.4 味精厂发酵车间设备一览表.................................................................................. - 29 -五设计总结与体会 ................................................................................................................ - 30 -六参考文献 .......................................................................................................................... - 31 -一前言味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa•H20)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构体。

谷氨酸发酵车间的物料衡算

工艺计算生产方法：以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发酵，低温浓缩、等电提取。

主要技术指标：淀粉液化工艺参数：糖化工艺参数：培养基配方：灭菌各参数：一、谷氨酸发酵车间的物料衡算首先计算生产1000kg 纯度为100%的味精需耗用的原材料以及其他物料量。

（一）、发酵液量设发酵液初糖和流加高浓糖最终发酵液总糖浓度为180kg/错误!未找到引用源。

，则发酵液量为：)(0.8%124%99%95%60180100031m V =⨯⨯⨯⨯=式中 180——发酵培养基终糖浓度（kg/错误!未找到引用源。

） 60%——糖酸转化率 95%——谷氨酸转化率99%——除去倒罐率1%后的发酵成功率 124%——味精对谷氨酸的精制产率（二）、发酵液配制需水解糖量，以纯糖计算：)(136017011kg V G =⨯=（三）、二级种液量：)(4.0%5312m V V ==（四）、二级种子培养液所需水解糖量：)(164022kg V G ==式中 40——二级种液含糖量（kg/错误!未找到引用源。

）（五）、生产1000kg 味精需水解糖总量：)(137616136021kg G G G =+=+=（六）、耗用淀粉原料量：理论上，100kg 淀粉转化生成葡萄糖量为111kg ，故耗用淀粉量为：)(6.1572%)111%5.98%80(G kg G =⨯⨯÷=淀粉式中 80%—淀粉原料含纯淀粉量 98.5%—淀粉糖化转化率（七）、液氨耗用量：二级种液耗液氨量：2.4V 2=0.96（kg ）发酵培养基耗液氨量：20V 1=160（kg ）共耗液氨量：160+0.96=161.0（kg ）（八）、磷酸氢二钾错误!未找到引用源。

耗量：G （K2HPO4）=1.5V 1+1V 2=12+0.4=12.4（kg ）（九）、硫酸镁用量：0.4V 2+0.6V 1=0.16+4.8=4.96（kg ）（十）、消泡剂耗用量：0.4V 1=3.2（kg ）（十一）、玉米浆耗用量：15V2=6（kg）（十二）、硫酸锰耗用量：0.002V2=0.8（g）（十三）、谷氨酸量：发酵液谷氨酸含量为：G1×60%（1-1%）=1360×0.6×0.99=807.84（kg）实际生产的谷氨酸（提取率95%）为：807.84×95%=767.45（kg）45000t/a味精厂发酵车间的物料衡算表二、谷氨酸发酵的热量衡算热量衡算是根据能量守恒定律建立起来的，热平衡方程表示如下：∑Q入=∑Q出+∑Q损————————（2-1）式中∑Q入─输入的热量总和（kJ）∑Q出─输出的热量总和（kJ）∑Q损─损失的热量总和（kJ）通常，∑Q入=Q1+Q2+Q3 ————————（2-2）∑Q出=Q4+Q5+Q6+Q7————————（2-3）∑Q损=Q8 ————————（2-4）式中Q1—物料带入的热量（kJ）Q2—由加热剂（或冷却剂）传给设备和所处理的物料的热量（kJ）Q3—过程的热效应，包括生物反应热、搅拌热等（kJ）Q4—物料带出的热量（kJ）Q5—加热设备需要的热量（kJ）Q6—加热物料需要的热量（kJ）Q7—气体或蒸汽带出的热量（kJ）把（2-2）～（2-4）式代入（2-1）式，得Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6+Q7+Q8值得注意的是，对具体的单元设备，上述的Q1～Q8各项热量不一定都存在，故进行热量衡算时，必须根据具体情况进行具体分析。

年产12500吨味精的发酵罐设计说明

第一章物料衡算1.1 年产 12500吨味精的发酵罐设计1.L-Glu 化学名称为L型谷氨酸，分子式为C5H9O4N，相对分子质量为147.13MSG 一水谷氨酸钠，相对分子质量为188.132、设计所需技术参数生产周期＜48h，每年生产日为300 天，年产MSG的量：12500 吨(含10000吨98%MSG，2500 吨81%MSG)第一部分物料衡算1.总物料衡算年产12500吨MSG，折算为100%MSG（纯度98%占75%，纯度81%占25%）后得年产和日产量为：年产量：10000×98%+2500×81%=11825吨日产量：11825/300=39.42吨⑴．葡萄糖生成谷氨酸的总反应式：2C6H12O6+(H2N)2CO+3O2----2C5H9O4N+3CO2+5H2O180 147.13谷氨酸对糖的理论转化率：147.13/180=81.74%MSG对谷氨酸的产率：（146.13+24+18）/147.13=1.28⑵．淀粉水解为葡萄糖的总反应式为：（C6H10O5)n+nH2O-----nC6H12O6葡萄糖对淀粉的理论转化率为：180/162=1.11氨基酸的总收率为：（98%×50%×80%×90%）/81.74%=43.16%以1t淀粉为基准，进行物料衡算：1t纯淀粉理论上能产生100%MSG的量为：1000×1.11×81.74%×1.28=1162.41 kg1t纯淀粉实际上能生产100%MSG的量为：1000×98%50%80%90%×1.28=451.59 kg1t工业淀粉（含86%玉米淀粉）实际上能生产100%MSG的量为：1000×98%×50%×80%×90%×86%×1.28=388.37 kg因此，相对于1t纯MSG的淀粉消耗量为：1000/（98%×50%×80%×90%×86%×1.28）=2574.92 kg生产1t 100%MSG理论上消耗纯淀粉的量为：1000/（1.28×81.74%×1.11）=861.06 kg生产1t 100%MSG实际上消耗纯淀粉的量为：1000/（1.28×98%×50%×80%×90%）=2214.43 kg生产1t 100%MSG理论上消耗工业淀粉的量为：861.06/86%=1001.23 kg生产1t 100%MSG实际上消耗工业淀粉的量为：2214.43/86%=2574.92 kg淀粉利用率：1001.23/2574.92=38.88%各单元操作的总量为：⑴．工业淀粉日耗量：11825/（1.28×90%×50%×80%×98%×86%×300）=101.49t⑵每日淀粉转化为糖的总量：101.49×86%×98%=85.54 t若终糖液浓度为24%（密度1.09），总糖液量的体积为：85.54/（24%×1.09）=326.99m3⑶.由工艺指标产酸率8.0g/100mL，则发酵液量的体积为：85.54×50%/0.08=534.63 m3若发酵液密度为1.05，发酵液的总量为：85.54/(16.4%×1.05)=496.75 m3⑷.经等点点沉淀和离子交换后，一般母液含谷氨酸1-3%的量，取1g/100mL，剩余谷氨酸母液的量为：11825/1.28=9238.28kg（300×85.54×50%-9238.28）/0.01=580449 m3汇总如下：年产12500吨味精工厂生产工艺物料衡算总表：2.各单元操作物料衡算：A.双酶法制糖工段的物料衡算。

关于工厂设计开题的报告

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篇一：食品工厂开题报告开题报告姓名：学号：xx04050220指导教师：班级：食质082所在院系：生命科学与工程学院题目：年产2000吨菌粉剂产品工厂设计本科生毕业设计（论文）开题报告考核一、导师对开题报告的评语：指导教师 20xx年月二、开题报告答辩评语及成绩:答辩小组负责人20xx年月日日一、课题意义及培养目标1、课题意义益生菌，又称为益生素、促生素、活性菌、微生态制剂，是指那些具有维持人体内菌群平衡，对人体健康产生有益作用的活菌制品或含有菌体组分及代谢产物的死菌制品。

我国公布了10种可用于保健食品的益生菌，即两歧双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、长双歧杆菌、短双歧杆菌、青春双歧杆菌、德氏乳杆菌保加利亚亚种、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌干酪亚种、嗜热链球菌、罗伊氏乳杆菌。

益生菌具备营养特性和免疫特性等功能。

(1)营养特性益生菌在生长繁殖过程中能够产生很高的维生素和各种氨基酸，为生物肠道提供维生素营养、蛋白质及核酸。

益生菌在其生长繁殖过程中能够产生乙酸、丙酸、丁酸等挥发性脂肪酸，这些酸类能够降低动物肠道的pH值，提高钙、磷、铁的利用率，并促进铁和维生素D的吸收；肠道pH值的降低可有效抑制有害菌的生长。

益生菌对生物本身具有产生营养物质的特性，也能通过对生物消化道菌群和消化酶的影响提高营养物质在体内的消化吸收。

(2)增加生物机体免疫功能益生菌和肠道正常菌群共同对外袭菌、病原菌具有定植抵抗作用，即通过生物拮抗和免疫作用而使病原菌难以在生物肠道内定植和繁殖。

益生菌和肠道原籍菌群本身具有较强的抗感染作用。

(3)抗感染作用使用益生菌可使动物肠道黏膜底层细胞增加，出现淋巴细胞、组织细胞、巨噬细胞和浆细胞浸润，细胞吞噬功能增强，机体免疫特别是局部免疫功能提高，分泌型IgA的分泌增加，从而抵御感染。

本设计采用喷雾干燥法制备益生菌粉剂。

发酵法生产_L_谷氨酰胺的研究进展

发酵法生产L 谷氨酰胺研究进展L-谷氨酰胺(L-glutamine, L-Gln)是L-谷氨酸的γ - 羧基酰胺化的一种条件性必需氨基酸(图1),相对分子质量146.15,熔点185℃(分解),晶体呈白色斜方或粉末状,结晶状态下稳定,无臭,稍有甜味,溶于水( 水溶液呈酸性) ,等电点 5 . 6 5 ,几乎不溶于乙醇和乙醚. L-Gln 属中性氨基酸,在偏酸,偏碱及较高温度下易分解成谷氨酸或环化为吡咯烷酮二羧酸.O H 2N C CH2 CH2 N H 3+ CH COO-L-Gln是人体血液中浓度最高(500～900 mol/L)的游μ 离氨基酸,所占比例高达61%.L-Gln 在肾脏是肾小管泌氨作用的主要氮源,在肝脏是糖异生和尿素合成的原料,在神经组织又是神经递质的前体物质,在血液中有暂时解除氨毒的作用,现已普遍认为L - G l n 是一种"条件性必需"氨基酸. L-Gln 主要生理功能如下: 治疗胃肠溃疡[1].因外源L-Gln 能促使胆汁分泌和正常排粪,故L-Gln 已用于临床治疗腹部溃疡,节段性回肠炎和过敏性肠炎.如日本寿制药株式会社生产的"麦滋林" ,为L - G l n / 萸磺酸钠颗粒剂,该胃药制剂现已进入我国市场.缓解运动综合症或运动疲劳[2].L-Gln可以调节蛋白质合成,抑制蛋白质降解,糖原合成,细胞生长,激活免疫,提高生长激素水平.让成年人喝下一瓶含有2g L-Gln 的饮料,90min 内,其血液样品中生长激素最高可增长4 3 0 % .目前已大量用于治疗运动员的运动综合症和高强度劳动或运动后的疲劳恢复. 调节机体免疫力[3-4].外源L-Gln 会刺激免疫球蛋白分泌,促进免疫系统重建,如: 烧伤,艾滋病,关节炎等免疫系统的恢复. 增强脑神经机能[5] .L-Gln 可被用作中枢神经抑制剂,在大脑中被转化成谷氨酸,与葡萄糖一起参与脑代谢,以平衡脑内电流脉冲,有利于人脑的清醒和情绪稳定,是少数几种能克服血脑屏障和参与大脑化学反应的物质之一,被称为"大脑燃料" . L-Gln 在癌症治疗上的潜在价值[6], 减少癌症治疗中化疗和放疗的副作用. 1 L- 谷氨酰胺的生产方法由于L-Gln 重要的生理功能和临床治疗作用,如何实现L-Gln 的工业化生产越来越受到关注.L-Gln 的生产方法主要有化学合成法,酶促合成法和发酵法. 1.1 化学合成法经L-Gln 合成酶(GS)催化而成,如图 3 所示. 与化学合成法相比,酶促合成法反应步骤相对简单,其中三磷酸腺苷( A T P ) 是必需的.A T P 价格昂贵, 同时酶促反应底物NH 4 + ,副产品二磷酸腺苷(ADP)都明显抑制L-Gln 的生成,因此该生产方法不能满足大规模工业化生产的需要. 1.3 发酵法发酵法是目前最常用的L-Gln 生产方法,具有原料来源广泛,生产成本低,产品质量可控,产物单一等优点,适宜于大规模工业化生产.1 9 6 1 年,T s u n o d a 等[ 7 ] 首先发现除了谷氨酸以外,在谷氨酸发酵液中还有L-Gln;1963 年,Oshima 等[8] 通过改变谷氨酸微球菌的发酵条件使谷氨酸发酵转向L-Gln 发酵;七十年代, Nakanishi 等[9-11]进一步证实了,改变发酵条件可以使谷氨酸产生菌从谷氨酸发酵转向L - G l n 发酵.八十年代后,我国在实验室小试或中试规模中进行了L-Gln 发酵法生产,但是L-Gln 产量低[12-13] ,至今未能进行大规模工业化生产. 本文对发酵法生产L-Gln 的关键技术环节(如菌种选育,发酵工艺和分离纯化) 的研究进展进行综述,并详细阐述L-Gln生物合成代谢调控和新型过滤及其藕联技术在下游分离纯化过程中的应用. 2 2.1 发酵法生产L- 谷氨酰胺菌种选育L-Gln 生产菌种主要来自谷氨酸生产菌,如棒杆菌C H 3O H CS2 NH3 C 5 H 9 NO 4 (Glu)—————→ C 6 H 11 NO 4 —————→ C 7 H 20 N 4 O 4 S2 —————→ H 2S O 4 NH3 HOAC C 7 H 18 N 4O 3 S 2 ————→ C 5 H 10 N 2 O 3 (L-Gln) C H 3O H N H 2N H 2 Raney 镍C 5 H 9 NO4 (Glu)—————→ C 6 H 11 NO 4 —————→ C 6 H 13 N 3 O 3 —————→ H 2S O 4 C6H 10 N2O 3(L-Gln) 图2 化学法合成L-Gln 流程图Fig.2 Chemical synthetic pathway for production of L -Gln(Corynebacterium sp.)[9-11], 短杆菌(Brevibacterium sp.) [7,14] ,微球菌(Micrococcus sp.)[8].此外,还有非谷氨酸生产菌, 如产黄菌(Flavobacterium rigense)的一些变[15-18] 异菌种. 目前,L-Gln 生产菌种的选育主要采用传统的随机诱变结合定向筛选的方法,随机诱变包括化学诱变,物理诱变和物理化学复合诱变等,常用的诱变剂和诱变因素有硫酸二乙酯,亚硝基胍,γ- 射线,紫外线等; 定向筛选包括对氨基苯甲酸的结构类似物磺胺胍的抗性突变筛选,L-Gln 结构类似物抗性突变筛选,高NH 4 + 浓度抗性突变筛选等.此外,随着人们对L-Gln 生产菌株遗传特性的研究,通过基因工程的手段改造生产菌种提高L-Gln 的生产能力,有可能从根本上解决L-Gln 生产能力低的难题. Y a m a d a 等[ 1 6 , 1 8 ] 以非谷氨酸生产菌产黄菌属(Flavobacterium rigense)FERM-P no. 3556为起始菌种, 通过紫外诱变获得了一株青霉素抗性突变株FERM-P no. 3628,L-Gln 生产能力由10g/L 提高到25g/L. 湖北工业大学吴思方等[19,24]采用γ- 射线- 硫酸二乙酯-γ- 射线进行复合诱变,磺胺胍抗性筛选得到一株高产主要有如图 2 所示两种化学合成法生产L-Gln: 由化学合成法流程图可见,两种方法均采用浓硫酸作为必需的催化剂,反应条件苛刻,反应步骤多,收率低.第二种方法虽有所改进,但仍很复杂,且要求使用催化剂Raney 镍,对工艺条件提出了新的要求.化学合成法使用的化学试剂在产品中会有不同程度的残留,L-Gln 作为一种药或功能食品,对纯度有较高的要求,而且大量化学试剂的使用会造成环境污染,从而限制了产品质量及使用范围. 1.2 酶促合成法酶促合成法生产L-Gln 是以NH 4 + 及谷氨酸作原料,Glu + NH4+ + ATP GS L-Gln + ADP + Pi +H2O图3 酶法合成L-Gln 流程图Fig.3 L -Gln produced by enzyme catalysis※专题论述食科品学2008, Vol. 29, No. 03501菌株SH77,L-Gln 平均生产能力由8.2g/L 提高到55.3g/L. 孙智杰等在谷氨酸棒杆菌(C.glutamicum) ATCC 1 4 0 6 7 中表达增强摄氧的透明颤菌血红蛋白基因[20]Gln 合成需要过量铵之间的矛盾,在谷氨酸棒杆菌突变株NS61 中利用GS 酶的表达特性,设计了在线氮饥饿处理的发酵过程;在限制初始氮源浓度的条件下,菌体在生长后期自然进入氮饥饿状态,G S 酶表达量增加,此后再提供充足的铵盐,提高L-Gln 的合成能力,结果使L-Gln 的产量提高了69%,达到11.5g/L,菌体内谷氨酰胺合成酶活性提高了2 倍以上.李春等[26]提出了原位氮饥饿与铵盐梯度补加协同调控策略,提高了谷氨酰胺的产量,最高产量可达 2.19%,比原位氮饥饿工艺提高了近72%,比未经过氮饥饿处理的旧工艺提高了近200%, 达到19.7g/L. 2.3 生物合成代谢调控GDH Glu + H2O + NADP +(Vitreoscilla hemoglobin gene,vgb),以此提高细胞的摄氧能力及能量的供给水平,结果在溶氧浓度只有5% 的条件下,重组菌比野生菌细胞干重提高了 1.2 倍, 达到了54.1g/L,谷氨酸的生产能力提高了6.5 倍,达到了9.56g/L, L-Gln的生产能力提高了1.4倍, 达到了5.51g/L. U s d i n 等[ 2 1 ] 从丙酮丁醇梭杆菌( C l o s t r i d i u m acetobutylicum)P262中克隆L-Gln合成酶的编码基因, 构建pHZ200 重组质粒,导入E.coli ET8051 中进行克隆表达,并研究了L-Gln 合成酶的表达调控,结果发现L-Gln 合成酶不受腺嘌呤共价修饰调控,重组菌的生长速度是野生菌的1 . 7 倍;Y a m a m o t o 等[ 2 2 ] 从腐臭假单胞菌(Pseudomonas taetrolens)中克隆谷氨酰胺合成酶基因Y- 3 0 ,导入大肠杆菌中进行克隆表达,其表达量是Pseudomonas taetrolens 中的30 倍.上述基础工作,为构建工程菌大规模工业化生产L-Gln 奠定了一定基础. 2.2 2.2.1 发酵工艺培养基Nabe 等[16] 研究了NH 4 + 浓度和延胡索酸对产黄菌属(Flavobacterium rigense)生产L-Gln的影响, 结果发现延胡索酸是L - G l n 生产的关键影响因子;高浓度N H 4+ +2-oxoglutarate + NH4+ + NADPH + H+ Glu + NH4+ + ATP GSL-Gln + ADP + P i + H2O GDH 2Glu + NADP +L-Gln + 2-oxoglutarate + NADPH + H +图4 L-Gln 发酵生产相关的生物反应及其关键酶Fig.4 Related reaction and key enzyme for production of L-GlnL-Gln 生物合成是以谷氨酸(glutamate)和NH4 + 为底物, 在谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase, GS)的催化下合成的.L-Gln 生物合成在细胞内是一个动态平衡的过程,除了受到谷氨酰胺合成酶(GS)调控外,还受到谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase,GDH),谷氨酸合酶(glutamate synthase, GOGAT)的调控(图4)[27]. 因此,代谢调控生物合成L-Gln,须建立一套协同调控策略,促进谷氨酰胺合成酶( G S ) 活性,抑制谷氨酸合酶(GOGAT) 活性,抑制L - G l n 的降解,从而过量合成L - Gln. 2.3.1 生物合成途径中关键酶的调控Tesch 等[ 2 8 ] 在谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)中研究了N H 4 + 浓度对G D H,GS,G O G A T 活性的影响,结果发现N H 4 + 浓度从 1 m m o l / L 增加至90mmol/L 时,GDH 活性维持在1.3U/mg 蛋白,没有发生变化,但当NH4+ 浓度大于10mmol/L 时,GS,GOGAT 活性小于1mmol/L 的10%,即分别低于110U/mg 蛋白, 4 2 U / m g 蛋白;并且发现谷氨酸脱氢酶酶促反应是谷氨酸棒杆菌摄取N H 4 + 的第一步反应.此研究结果为梯度补氮生产L-Gln 提供了理论基础. S c h u l z 等[ 2 9 ] 考察了碳源和氮源对谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)ATCC 13032 中GS 和G O G A T 活性的影响,结果发现在碳源充足,氮源缺乏的条件下,G S 和G O G A T 活性分别提高了5 倍和7 倍; 在碳源和氮源都缺乏的情况下G S 活性下降了3 倍,(0.9%～1.6%)有利于L-Gln 的生产,但是当NH4+ 浓度大于1.8% 时又会抑制L-Gln 的生产;最终得出当NH 4 浓度为0.9%～1.6%,延胡索酸浓度为 5.5% 时,L-Gln 生物合成达到最大值25g/L. A n d e r s o n 等[ 2 3 ] 考察了N a C l 对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)生产L-Gln 的影响,结果发现添加5.8% 的NaCl ,L - G l n 的含量提高了2 8 0 0 %,达到161.82nmol/mg 干细胞;添加10% NaCl,L-Gln 的含量提高了3400%,达到195.71nmol/mg 干细胞. 湖北工业大学吴思方等[24] 研究了氮源种类和浓度, 金属离子,CaCO 3 等对L-Gln 生产的影响,得出最佳发酵培养基为:葡萄糖1 6 % ,氯化铵4 % ,玉米浆0 . 5 % , 磷酸氢二钾0.05%,磷酸二氢钾0.05%,硫酸镁0.05%, 尿素 1.4%,硫酸亚铁0.5mg/100ml,硫酸锰 2.5mg/100ml, 硫酸锌0.5mg/100ml, 1 0.1mg/100ml, VB 结果使菌株SH77 的L-Gln 生产能力平均达53.0g/L,最高达56.2g/L,这是目前文献报道的最高产量.2.2.2 发酵控制方式因为L-Gln生物合成是在谷氨酰胺合成酶(glutaminesynthetase,GS)催化下进行的,所以发酵法生产L-Gln 的关键在于调控G S 酶活性微生物发酵法是L-Gln 的主要生产方法,生产国主要是日本,韩国也有少量生产.1 9 7 7 年日本用发酵法生产L-Gln 的年产量达100t,1979 年上升到500t,1990 年则上升到1200t,并有逐年递增的趋势.全世界L-Gln 生产量逐年递增,在1986 年为900t,1990 年为1800t, 目前年产量约为10000t. 我国已有不少企业研究L-Gln发酵生产工艺,但只是在实验室小试或中试规模中生产L- Gln.由于发酵法生产L-Gln 国外仅日本等几个国家生产,所以国际市场对我国L-Gln 出口需求迫切,预计年出口量将迅速达到1000t. 对于我们这样一个13 亿人口的大国,L-Gln 等药用氨基酸需求量很大,有巨大的潜在市场,目前我国药用L-Gln 依靠进口且价格昂贵.预计国内L-Gln 需求可达5000 吨/ 年,现在国际市场上L-Gln 价格大约100 万元左右/ 吨,L-Gln 的生产成本大约为谷氨酸的3～4 倍,产值达到50 亿人民币,利税可达到 1 亿元人民币.因此, 发酵法大规模生产L-Gln 将满足国内的市场需求,推动我国氨基酸发酵工业的发展,同时,产品还可出口创汇进入国际市场分离纯化L-Gln 发酵过程中的主要副产物是谷氨酸,而L-Gln和谷氨酸两者分子结构和化学性质相近,分离困难,并且L-Gln 不稳定,分离过程中在酸性条件下容易转化成谷氨酸.国外80 年代报道L-Gln 提取收率为 3 0 %,近来有专利报道实验室提取收率达70% 以上[ 3 1 ] . 2.4.1 L-Gln经典提取方法L-Gln 经典提取方法有浓缩结晶法,冰析法和双柱法(阴阳离子交换树脂组合法).用离子交换法分离提取L- Gln,可将发酵液调至酸性,在酸性条件下使L-Gln 成为阳离子,用强酸性阳离子交换树脂吸附;也可将发酵液调至中性附近,使其成为阴离子,用强碱性阴离子交换树脂进行交换吸附;还可以将阳离子和阴离子交替使用. 2.4.2 L-Gln 分离纯化的最新进展新型过滤技术,过滤与离子交换耦联技术及相关设为提高发酵法生产L-Gln 产量,国内外学者进行了大量研究工作:吴思方等[28] 采用随机诱变定向筛选的育种技术,并对发酵工艺进行了优化,使L-Gln 产量达到5 6 . 2 g / L ,这是目前文献报道L - G l n 产量的最高值; Wakisaka[26]对L-Gln生物合成特性及其调控机制进行了深入研究,建立了相关的耦联发酵策略,使L-Gln 生物合备的开发应用,使L-Gln 分离提取收率,纯度得到了大幅度提高,并最终分离纯化出了符合药用标准的L-Gln.。

年产200吨L-脯氨酸车间设计-提取工段

淮阴工学院综合训练（论文/说明书）作者：葛成振学号：**********系：生化学院专业：生物工程题目：年产200吨L-脯氨酸车间设计-提取工段指导者：于鹄鹏2013 年 12月淮安目录1 引言--------------------------------------------------------------42 提取工艺概述------------------------------------------------------4 2.1 提取工艺流程图--------------------------------------------------4 2.2 工艺流程基本要求------------------------------------------------4 2.2.1 发酵液的预处理------------------------------------------------4 2.2.2 树脂的预处理--------------------------------------------------5 2.2.3 阳离子树脂交换分离提取过程------------------------------------5 2.2.4 洗脱----------------------------------------------------------5 2.2.5 结晶过程------------------------------------------------------5 2.2.6 树脂的重利用--------------------------------------------------6 2.3 L-脯氨酸分离纯化优化工艺条件------------------------------------6 2.3.1 离心法除发酵液中的蛋白及菌体----------------------------------6 2.3.2 上柱吸附------------------------------------------------------6 2.3.3 洗脱----------------------------------------------------------6 2.3.4 粗结晶--------------------------------------------------------6 2.3.5 脱色----------------------------------------------------------62.3.6 精制----------------------------------------------------------63 提取工段概述------------------------------------------------------7 3.1 吸附条件的优化--------------------------------------------------7 3.2 洗脱条件的优化--------------------------------------------------7 3.3 脱色的优化------------------------------------------------------73.4 结晶条件的优化--------------------------------------------------74.工艺分离与物料衡算------------------------------------------------8 4.1 物料衡算--------------------------------------------------------8 4.1.1 离子交换罐----------------------------------------------------8 4.1.2 浓缩罐--------------------------------------------------------9 4.1.3 离心机--------------------------------------------------------9 4.2 能量衡算--------------------------------------------------------94.2.1浓缩罐--------------------------------------------------------94.2.2 冷却器-------------------------------------------------------105.主要设备的计算---------------------------------------------------10 5.1 离子交换罐的计算-----------------------------------------------10 5.2 浓缩罐设计-----------------------------------------------------10 5.3 冷却器---------------------------------------------------------11 5.4 离心机---------------------------------------------------------11 5.5 储罐-----------------------------------------------------------12 5.5.1 高位槽-------------------------------------------------------125.5.2 废液储罐-----------------------------------------------------136 车间平面布置设计------------------------------------------------13参考文献-----------------------------------------------------------151 引言L-脯氨酸是明胶、麸蛋白（麦醇溶蛋白）、玉米醇溶蛋白、鲱精蛋白、鲑精蛋白、酪蛋白等多种蛋白的组成成分，为非必需氨基酸，在生物体内经谷氨酸被代谢。