50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：Monosodium L-glutamate

其它名称：L-2-Aminoglutaric acid, H-Glu-OH, L-glutamic acid, L(+)-glutamic acid, H-L-Glu-OH, S-2-Aminopentanedioic acid

1.1.2 产品规格及标准

结构式：

分子式C

6H

14

N

4

O

2

.C

5

H

9

NO

4

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。

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