谷氨酸生产工艺计算

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谷氨酸的发酵和提取工艺综述

谷氨酸的发酵和提取工艺综述

⾕氨酸的发酵和提取⼯艺综述综述:⾕氨酸的发酵与提取⼯艺第⼀部分⾕氨酸概述⾕氨酸⾮⼈体所必需氨基酸,但它参与许多代谢过程,因⽽具有较⾼的营养价值,在⼈体内,⾕氨酸能与⾎氨结合⽣成⾕氨酰胺,解除组织代谢过程中所产⽣的氨毒害作⽤,可作为治疗肝病的辅助药物,⾕氨酸还参与脑蛋⽩代谢和糖代谢,对改进和维持脑功能有益。

另外,众所周知的⾕氨酸钠盐即味精有很强烈的鲜味,是重要的调味品。

1996、1997、1998年味精年产量分别为55.0万吨、56.64万吨、59.03万吨。

尽管如此,我国⼈均年消耗味精量还只有400g左右,⽽台湾省已达2000g。

因此,中国将是世界上最⼤的潜在味精消费市场,也就是说,味精⽣产会稳步发展。

这也意味着⾕氨酸的⽣产不断在扩⼤[1]。

⾕氨酸⽣产⾛到今天就⽣产技术⽽⾔已有了长⾜进步,⽆论是规模还是产能都今⾮昔⽐,与此同时各⼚家还在追求完美, 这是⾏业进步的动⼒,也是⽣存之所需。

实际上⽣产⼯艺是与时俱进的,没有瑕疵的⼯艺是不存在的。

如:配⽅及提取⽅法现在是多种多样,有单⼀⽤纯⽣物素的,也有⽤⽢蔗糖蜜加纯⽣物素的, 还有加⽟⽶浆⼲粉或麸⽪⽔解液及⾖粕⽔解液等等;提取⽅法有:等电-离交、等电-离交-转晶、连续等点-转晶等等[2]。

本综述简述⾕氨酸⽣产的流程及发酵机制,着重介绍⾕氨酸的提取⼯艺。

第⼆部分⾕氨酸⽣产原料及其处理⾕氨酸发酵的主要原料有淀粉、⽢蔗糖蜜、甜菜糖蜜、醋酸、⼄醇、正烷烃(液体⽯蜡)等。

国内多数⾕氨酸⽣产⼚家是以淀粉为原料⽣产⾕氨酸的,少数⼚家是以糖蜜为原料进⾏⾕氨酸⽣产的,这些原料在使⽤前⼀般需进⾏预处理。

(⼀)糖蜜的预处理⾕氨酸⽣产糖蜜预处理的⽬的是为了降低⽣物素的含量。

因为糖蜜中特别是⽢蔗糖蜜中含有过量的⽣物素,会影响⾕氨酸积累。

故在以糖蜜为原料进⾏⾕氨酸发酵时,常常采⽤⼀定的措施来降低⽣物素的含量,常⽤的⽅法有以下⼏种:(1)活性炭处理法; (2)⽔解活性炭处理法;(3)树脂处理法。

谷氨酸生产工艺流程

谷氨酸生产工艺流程

谷氨酸生产工艺流程谷氨酸是一种重要的氨基酸,具有多种生物学功能,广泛应用于食品、医药、化工等领域。

下面是谷氨酸的生产工艺流程。

1. 淀粉水解首先将淀粉加入水中进行水解,可采用传统的酸水解或者酶水解方法。

酸水解需要在酸性条件下进行,通过加入酸性物质(如盐酸)降低溶液的pH值,使淀粉分子链断裂,形成果糖和葡萄糖。

酶水解则是通过添加淀粉酶,使淀粉分子链断裂。

2. 发酵将水解后的淀粉溶液转移到发酵罐中,加入适量的谷氨酸生产菌株,如谷氨酰转氨酶阳性菌株或谷氨酸合成菌株。

发酵条件需要控制在合适的温度、pH值和营养物质供给下,促进菌株的生长和谷氨酸的合成。

此外,发酵过程中还要进行通气,提供菌株所需的氧气。

3. 提纯发酵结束后,将发酵液进行提纯。

首先将发酵液进行离心或者过滤,除去固体颗粒。

然后,通过酸碱调节和溶剂萃取等方法,将固液分离,得到谷氨酸的提纯液。

提纯液中还可能存在杂质,可以通过活性炭吸附或离子交换树脂吸附等方法去除。

4. 结晶将谷氨酸的提纯液进行结晶处理。

首先,在适当的温度下加入结晶剂,如酒精或乙醇,使谷氨酸分子互相结合形成结晶。

然后,通过过滤或离心等方法,将结晶分离出来。

5. 干燥将分离出的谷氨酸结晶进行干燥处理,除去水分。

可以采用真空干燥、喷雾干燥或者冷冻干燥等方法,在适当的温度下蒸发水分,得到干燥的谷氨酸成品。

6. 包装将干燥的谷氨酸成品进行包装,通常使用塑料袋、铝箔袋或者纸盒等包装材料,保护谷氨酸的质量和稳定性。

包装后,进行质量检验,确保谷氨酸成品符合相关标准。

以上就是谷氨酸的生产工艺流程。

整个工艺包括淀粉水解、发酵、提纯、结晶、干燥和包装等环节,通过合理控制各个步骤的条件和参数,可以有效提高谷氨酸的产量和质量,满足市场需求。

同时,在生产过程中还要注意环保和安全,做好废水、废气和废弃物的处理与排放。

氨基酸类药物的发酵生产—谷氨酸的发酵生产

氨基酸类药物的发酵生产—谷氨酸的发酵生产

生物素的来源:氨基酸生产上可以作为生物素来源的原料 有玉米浆、麸皮水解液、糖蜜及酵母水解液等,通常选取 几种混合使用。例如,许多工厂选择纯生物素、玉米浆、 糖蜜这三种物质来配制培养基。各种原料来源及加工工艺 不同,所含生物素的量不同。玉米浆含生物素500μg/kg, 麸皮含生物素300μg/kg,甘蔗糖蜜含生物素1500μg/kg。
操作简单 周期长,占地面积大。
直接常温等电点法工艺流程
发酵液
起晶中和点(pH4-4.5) 育晶(2h)
盐酸
菌体及细小的 谷氨酸晶体
等电点搅拌pH3-3.22 静置沉降4-6h 离心分离
成品
母液
干燥
湿谷氨酸晶体
2、离子交换法
可用阳离子交换树脂来提取吸附在树脂上的谷氨 酸阳离子,并可用热碱液洗脱下来,收集谷氨酸 洗脱流分,经冷却、加盐酸调pH 3.0~3.2进行结 晶,之后再用离心机分离即可得谷呈棒形或短杆形; 革兰氏阳性菌,无鞭毛,无芽孢;不能运动; 需氧性的微生物; 生物素缺陷型; 脲酶强阳性; 不分解淀粉、纤维素、油脂、酪蛋白、明胶等;
发酵中菌体发生明显形态变化,同时细胞膜渗透性改变; 二氧化碳固定反应酶系强; 异柠檬酸裂解酶活力欠缺或微弱,乙醛酸循环弱; α-酮戊二酸氧化能力微弱; 柠檬酸合成酶、乌头酸酶、异柠檬酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶活
有机氮丰富有利于长菌,因此谷氨酸发酵前期要 求一定量的有机氮,通常在基础培养基中加入适 量的有机氮,在发酵过程中流加尿素、液氨或氨 水来补充无机氮。
(3)无机盐
磷酸盐 :工业生产上可用K2HPO4·3H2O、KH2PO4、 Na2HPO4·12H2O、NaH2PO4·2H2O等磷酸盐,也可用磷酸。 过高:代谢转向合成缬氨酸。 过低:菌体生长缓慢。

谷氨酸生产工艺

谷氨酸生产工艺

谷氨酸生产工艺谷氨酸是一种重要的氨基酸,广泛应用于食品、饲料、医药和化妆品等领域。

目前,谷氨酸的生产工艺主要分为发酵法和合成法两种。

发酵法是目前谷氨酸生产的主要工艺。

该工艺首先选择适宜的微生物菌种,常用的包括谷氨酸高产突变株、大肠杆菌、芽孢杆菌和酿酒酵母等。

然后,通过发酵罐中稻糠、糖蜜、玉米糖浆等淀粉质原料的供应,微生物菌种得到充足的营养,进而产生谷氨酸。

在发酵过程中,需要控制合适的温度、pH值、氧气供应等条件,以保证产酸菌的正常生长和谷氨酸的高产。

合成法是一种人工合成谷氨酸的生产工艺。

该工艺主要通过有机化学合成的方法合成谷氨酸,被广泛应用于工业化生产。

合成法的优势是反应过程简单,产率高,纯度较高,但合成路线较长,成本较高。

目前,合成法主要采用脂肪酶法、氨基酸合成法和化学合成法等。

脂肪酶法利用酶的催化作用将谷氨酸微生物中间体转化为谷氨酸;氨基酸合成法则采用含氮化合物、氨基酸以及各种可供给氨基的物质为原料,通过一系列的反应合成谷氨酸;化学合成法主要通过有机合成方法,从不同的出发物合成谷氨酸。

无论是发酵法还是合成法,谷氨酸的提纯工艺都是非常关键的一步。

一般来说,提纯分为多级离心、膜过滤、凝胶过滤、树脂吸附、洗脱、浓缩等环节。

其中,树脂吸附是最常用的提纯方法之一,通过树脂的选择来吸附并分离谷氨酸和其他杂质。

此外,一些高级的分离技术如逆流扩散和离子交换膜电渗法也可以应用于谷氨酸的提纯过程。

谷氨酸的生产工艺对环境保护也有一定的要求。

在发酵法中,需要合理处理废水、废菌体和废弃物,以减少环境污染。

同时,在合成法中,需要控制反应条件和适当选择溶剂,以减少对环境的影响。

总体来说,谷氨酸生产工艺是一个复杂的过程,涉及微生物学、化学工程学和生物技术等多个学科的知识。

随着科学技术的不断进步,谷氨酸的生产工艺也在不断改进和创新。

未来,我们可以期待谷氨酸生产工艺的更高效、更环保和更可持续的发展。

谷氨酸的先进生产工艺

谷氨酸的先进生产工艺

谷氨酸的先进生产工艺谷氨酸是一种重要的氨基酸,在食品添加剂、保健品、药物、化妆品等领域有广泛的应用。

目前,谷氨酸的生产工艺主要有微生物发酵法和化学合成法两种。

微生物发酵法是目前主要的生产方法,下面将重点介绍谷氨酸的先进生产工艺。

微生物发酵法是利用谷氨酸高效产生菌株通过生物代谢反应将低价的有机废弃物转化为谷氨酸。

谷氨酸的先进生产工艺主要包括菌株选育、发酵过程优化和分离纯化技术三个方面。

首先,菌株选育是谷氨酸生产工艺的核心环节。

目前,国内外研究人员已经从多种微生物中筛选出多种高效的谷氨酸产生菌株,如变异株、突变株等。

其中,变态球菌、拟杆菌、乳酸杆菌和乳酸菌是常用的谷氨酸产生菌株。

菌株选育的目标是寻找产量高、菌种稳定、代谢特性好的菌株,并通过遗传工程手段进一步提高菌株的产酸能力和抗性。

其次,发酵过程优化是提高谷氨酸生产效果的关键。

发酵过程优化主要包括培养基优化、发酵条件调控、发酵设备升级等方面。

培养基优化是通过调整培养基组成和添加合适的添加剂来提高菌种的生长速度和产酸能力,如碳源、氮源、有机酸、氨基酸等。

发酵条件调控包括发酵温度、pH值、氧气供给、搅拌速度等,通过合理调节这些因素可以提高菌种的生理代谢活性和谷氨酸的产量。

发酵设备升级是利用现代生物工程技术,开发新的发酵设备和设备控制系统,提高谷氨酸发酵的自动化水平和生产效能。

最后,分离纯化技术是谷氨酸生产工艺中不可或缺的环节。

分离纯化技术主要包括过滤、浓缩、离心、脱色、结晶等过程。

在分离纯化过程中,采用适当的工艺条件和操作方法,可以高效地提取和纯化谷氨酸。

目前,常用的分离纯化技术包括膜分离技术、离子交换及吸附技术、凝胶过滤技术等。

这些技术既可以提高产品的纯度,又可以降低生产成本,提高谷氨酸的生产效能。

综上所述,谷氨酸的先进生产工艺主要包括菌株选育、发酵过程优化和分离纯化技术三个方面。

通过优化这些环节,可以提高谷氨酸的生产效能和产品质量,推动谷氨酸产业的发展。

谷氨酸的发酵和提取工艺综述

谷氨酸的发酵和提取工艺综述

综述:谷氨酸的发酵与提取工艺第一部分谷氨酸概述谷氨酸非人体所必需氨基酸,但它参与许多代谢过程,因而具有较高的营养价值,在人体内,谷氨酸能与血氨结合生成谷氨酰胺,解除组织代谢过程中所产生的氨毒害作用,可作为治疗肝病的辅助药物,谷氨酸还参与脑蛋白代谢和糖代谢,对改进和维持脑功能有益。

另外,众所周知的谷氨酸钠盐即味精有很强烈的鲜味,是重要的调味品。

1996、1997、1998年味精年产量分别为55.0万吨、56.64万吨、59.03万吨。

尽管如此,我国人均年消耗味精量还只有400g左右,而台湾省已达2000g。

因此,中国将是世界上最大的潜在味精消费市场,也就是说,味精生产会稳步发展。

这也意味着谷氨酸的生产不断在扩大[1]。

谷氨酸生产走到今天就生产技术而言已有了长足进步,无论是规模还是产能都今非昔比,与此同时各厂家还在追求完美, 这是行业进步的动力,也是生存之所需。

实际上生产工艺是与时俱进的,没有瑕疵的工艺是不存在的。

如:配方及提取方法现在是多种多样,有单一用纯生物素的,也有用甘蔗糖蜜加纯生物素的, 还有加玉米浆干粉或麸皮水解液及豆粕水解液等等;提取方法有:等电-离交、等电-离交-转晶、连续等点-转晶等等[2]。

本综述简述谷氨酸生产的流程及发酵机制,着重介绍谷氨酸的提取工艺。

第二部分谷氨酸生产原料及其处理谷氨酸发酵的主要原料有淀粉、甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、醋酸、乙醇、正烷烃(液体石蜡)等。

国内多数谷氨酸生产厂家是以淀粉为原料生产谷氨酸的,少数厂家是以糖蜜为原料进行谷氨酸生产的,这些原料在使用前一般需进行预处理。

(一)糖蜜的预处理谷氨酸生产糖蜜预处理的目的是为了降低生物素的含量。

因为糖蜜中特别是甘蔗糖蜜中含有过量的生物素,会影响谷氨酸积累。

故在以糖蜜为原料进行谷氨酸发酵时,常常采用一定的措施来降低生物素的含量,常用的方法有以下几种:(1)活性炭处理法; (2)水解活性炭处理法;(3)树脂处理法。

(二)淀粉的糖化绝大多数的谷氨酸生产菌都不能直接利用淀粉,因此,以淀粉为原料进行谷氨酸生产时,必须将淀粉质原料水解成葡萄糖后才能供使用。

任务1-4-1(2)谷氨酸发酵工艺

任务1-4-1(2)谷氨酸发酵工艺

生物素
(2)磷盐。磷在微生物细胞中含量较 高,它是合成核酸、核蛋白、磷脂、 各种核苷酸和辅酶的重要元素。 如果培养基中不加或少加磷酸盐,则 菌体生长缓慢,糖耗慢,最终菌体生 长不足。 如磷盐过多,糖的降解都通过EMP和 TCA,菌体增殖快。
4.发酵条件控制不当引起的发酵异常
通风量 发酵前期通风量不足,影响不大; 中后期供氧不足,则谷氨酸生成少。 温度 发酵前期、中期温度过高,细胞易 衰老;温度过低,发酵周期长。 pH
7 泡沫的控制
生产上为了控制泡沫,除了在发酵罐内安 装机械消泡器外,还在发酵时加入消泡剂。 目前谷氨酸发酵常用的消泡剂有: 花生油、豆油、玉米油、棉子油、泡敌和 硅酮等。 天然油脂类的消泡剂的用量较大,一般为 发酵液的0.1%~0.2%(体积分数), 泡敌的用量为0.02%~0.03%(体积分数)。
2 pH的控制
一般发酵前期pH控制在7.5-8.5左右,发酵中、后期 pH控制在7.0~7.2,调低pH的目的在于提高与谷氨 酸合成有关的酶的活力。 谷氨酸发酵在中性和微碱性条件下可积累谷氨酸, 而在酸性条件下则容易形成谷酰胺和N-乙酰谷酰胺。
尿素被谷氨酸生产菌细胞的脲酶所分解放出氨,因 而发酵液的pH会上升。
发酵罐
四、发酵异常现象及处理
1.污染杂菌和感染噬菌体引起的发酵异常 (1)污染杂菌 污染杂菌后,OD值增长快,糖耗也快,且发酵液 泡沫增多,但谷氨酸生成量少。 处理: 如果发酵前期发现杂菌污染,可将培养基重新灭菌, 并酌加培养基成分,重新接种后再发酵。 如果发酵中期发现染菌,而pH、OD值和糖耗等尚 属正常,此时可加大风量,按常规继续发酵。 如果发酵后期染菌,一般对发酵影响不大。
2、一级种子培养
培养基:葡萄糖 2.5 % ,尿素 0.5%, 硫酸镁 0.04%, 磷酸氢二钾 0.1%,玉米 浆 2.5—3.5%(按质增减) 硫酸亚铁、硫酸 锰各2ppm,PH 6.5—6.8 种不同酌情增减) 。 (培养基成分可因菌

谷氨酸发酵过程控制—谷氨酸棒杆菌液体培养基的配制

谷氨酸发酵过程控制—谷氨酸棒杆菌液体培养基的配制

请阅读引导文,并回答以下问题:
1、谷氨酸棒杆菌种子培养基(一级扩大培养)的配方? 2、配制200ml液体种子培养液,计算各营养成分的添加量? 3、根据现有条件,怎样调节培养基pH? 4、500ml三角瓶的装液量是多少? 5、高压蒸汽灭菌的条件是什么?
谷氨酸液体种子培养基的配方:
葡萄糖 2.5%,尿素 0.5%,硫酸镁 0.04%,磷酸氢二 钾 0.1%,玉米浆 2.5%,pH7.0。
种子的扩大培养
2、一级种子培养(摇瓶培养) 一级种子培养的目的在于产生大量繁殖活力强的菌体 ,培养基组成应以少含糖分,多含有机氮为主,培养 条件从而有利于长菌。
种子的扩大培养
3、二级种子培养 为了获得发酵所需要的足够数量的菌体,在一级种子 培养的基础上进而扩大到种子罐的二级种子培养。种 子罐容积大小取决于发酵罐大小和种量比例。
谷氨酸发酵条件控制谷氨酸棒杆菌液体培养基的配制
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谷氨酸的生产工艺流程: 一级种子扩大培养
种子扩大培养:
种子扩大培养是指将保存在砂土管、冷冻干燥管中处 休眠状态的生产菌种接入试管斜面活化后,再经过扁瓶 或摇瓶及种子罐逐级扩大培养,最终获得一定数量和质 量的纯种过程。这些纯种培养物称为种子。
种子的扩大培养
装液量:在一定大小体积的三角瓶中装入一定量的培养 基(一般为瓶体积的10%-20%)。 那么500ml三角瓶中装液量:100ml。
高压蒸汽灭菌的条件:121℃,15min。
种子扩大培养的任务:
工业生产规模的增大→需要种子就增多→种子的扩 大培养 种子扩大培养的任务,不但要得到纯而壮的培养物, 还要获得活力旺盛、性能稳定、接种数量足够的、纯 的培养物。
种子的扩大培养

谷氨酸生产的培养基和发酵工艺控制的主要技术参数

谷氨酸生产的培养基和发酵工艺控制的主要技术参数

谷氨酸生产的培养基和发酵工艺控制的主要技术参数摘要:谷氨酸非人体所必需氨基酸,但它参与许多代谢过程,因而具有较高的营养价值,谷氨酸能与血氨结合生成谷酰胺,接触组织代谢过程中所产生的氨毒害作用,另外谷氨酸单钠盐有很强烈的鲜味,是重要的调味品。

关键词:谷氨酸发酵影响因素工艺控制谷氨酸发酵主要原料有淀粉、甘蔗蜜糖、甜菜蜜糖等,国内多以淀粉为原料生产谷氨酸。

谷氨可通过谷氨酸生产菌在代谢过程中合成,这是一个复杂的过程,第一步是将原料淀粉水解成糖,即糖化作用,第二步是将糖在谷氨酸菌的作用下发酵成谷氨酸。

由葡萄糖生物合成谷氨酸的代谢途径:一、谷氨酸的生物合成途径主要有EMP途径、HM途径、TCA途径、乙醛酸循环、伍德—沃克反应等。

谷氨酸的生物合成途径大致是:葡萄糖经糖酵解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成丙酮酸,再氧化成乙酰辅酶A(乙酰COA),然后进入三羧酸循环,生成α-酮戊二酸。

α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下,生成谷氨酸。

当生物素缺乏时,菌种生长十分缓慢;当生物素过量时,则转为乳酸发酵。

因此,一般将生物素控制在亚适量条件下,才能得到高产量的谷氨酸。

二、谷氨酸生产菌的生化特征有:1、有催化固定CO2的二羧酸合成酶;2、a—酮戊二酸脱氢酶的活性很弱,这样有利于a—酮戊二酸的蓄积;3、异柠檬酸脱氢酶活力很强,而异柠檬酸裂解酶的活性不能太强,这样有利于谷氨酸前提物a—酮戊二酸的合成,满足合成谷氨酸的需要;4、谷氨酸脱氢酶的活力高,这样有利于谷氨酸的合成;5、谷氨酸生产菌经呼吸链氧化的能力要求弱;6、菌体本身进一步分解转化和利用谷氨酸的能力低下,利于谷氨酸的蓄积。

三、谷氨酸发酵工艺谷氨酸生产菌能在菌体外大量积累谷氨酸是由于菌体代谢调节处于异常状态,只有具特异性生理特征的菌体才能大量积累谷氨酸,这样的菌体对环境条件是敏感。

谷氨酸发酵是建立在容易变动的代谢平衡上,是受多种条件支配的。

谷氨酸发酵生产工艺设计

谷氨酸发酵生产工艺设计

谷氨酸发酵生产工艺设计引言谷氨酸(Glutamic acid)是一种具有重要生理功能的氨基酸,在食品添加剂、医药和化工等领域得到广泛应用。

谷氨酸的发酵生产是目前主要的生产方式之一,具有高效、环保和经济的特点。

本文将介绍谷氨酸发酵生产工艺的设计要点和步骤,旨在提供一个指导性的参考。

1. 发酵菌种的选择在谷氨酸的发酵生产中,选择合适的菌种是非常重要的。

常用的菌种包括诺辛谷氨酸菌、泛酰谷氨酸菌等。

选择菌种要考虑以下因素:1.菌种对底物的利用能力:菌种应具备对底物(如糖类)的高效利用能力,能够快速合成谷氨酸。

2.谷氨酸产量和产率:菌株应具有较高的产量和产率,以提高生产效率。

3.耐受性和稳定性:菌株应具备较强的耐受性,能够适应不良环境条件,并保持稳定的发酵性能。

2. 发酵培养基的配方设计发酵培养基是谷氨酸发酵生产过程中提供营养物质和能量的介质。

设计合理的发酵培养基可以提高菌株的生长速度和谷氨酸的产量。

发酵培养基的配方设计要考虑以下因素:•碳源:常用的碳源包括葡萄糖、淀粉和甘蔗汁等。

碳源的选择应考虑菌株的利用能力和成本因素。

•氮源:氮源是合成蛋白质和谷氨酸的重要原料,常用的氮源包括氨基酸和无机盐等。

氮源的选择应满足菌株对氮元素的需求。

•矿盐和微量元素:矿盐和微量元素对菌株的生长和代谢过程起到重要作用,应根据菌株的需求进行添加。

•pH值和温度:发酵过程中,适宜的pH值和温度对菌株的生长和产酸能力影响较大,应根据菌株的生长特性进行调控。

3. 发酵过程的控制策略发酵过程的控制是谷氨酸发酵生产的关键环节之一,涉及菌种的培养、发酵液的供给和收集、废液的处理等方面。

控制发酵过程可以从以下几个方面进行:•菌种的培养和引种:选取适宜的菌株,进行菌种的预培养和引种,保证发酵罐内菌种的活力和数量充足。

•发酵液的供给和收集:根据菌株的需求,在发酵过程中及时供给合适的培养基,同时及时收集产生的发酵液。

•pH值和温度的调控:通过控制培养基的酸碱度和发酵罐的温度,保持适宜的生长环境。

年产8万吨味精厂设计工艺计算部分工艺计算说明书

年产8万吨味精厂设计工艺计算部分工艺计算说明书

有关数据如下:生产规模:80,000吨/年;生产规格:纯度为99%的味精生产方法:以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发酵,低温浓缩、等电提取生产天数:310天/年倒罐率:0.3%发酵周期:45小时生产周期:51小时种子发酵周期:8小时;种子生产周期:15小时发酵醪初糖浓度:15%(W/V) ;流加糖浓度:55%(W/V)发酵谷氨酸产率:11%糖酸转化率:62%淀粉糖转化率:105%谷氨酸提取收率:95%味精对谷氨酸的精制收率:115%原料淀粉含量:80%含水量:12%;发酵罐接种量:10%发酵罐填充系数:75%发酵培养基(W/V):淀粉水解糖,16%;糖蜜,0.4%;玉米浆,0.25%;MgSO40.04%,KCl 0.14%,Na2HPO4:0.15%,尿素:3%,消泡剂:0.03%种子培养基(W/V):淀粉水解糖:3.0%,糖蜜:1.5%,玉米浆:l.5 %,MgSO40.04%,K2HPO4:0.15%,尿素:0.4%,消泡剂:0.04%年产80000t味精厂设计工艺计算部分 (2)1. 糖化阶段 (2)1.1 味精生产糖化阶段工艺流程 (2)1.2 糖化的主要工艺参数有: (2)2. 物料衡算 (3)2.1. 谷氨酸发酵工艺流程示意图 (3)2.2 工艺技术指标和基础数据: (5)2.3 谷氨酸发酵车间的物料衡算 (5)2.4 80000t/a味精厂发酵车间的物料衡算表 (7)3 蒸煮醪量的计算 (8)3.1 经蒸煮柱加热后蒸煮醪量为: (8)3.2 经后熟器出来的蒸煮醪量为: (9)3.3 经后熟器后的蒸煮醪为: (9)3.4、经汽液分离器后的蒸煮醪量: (9)3.5 经真空冷却器后最终蒸煮醪液量为: (9)4 热量平衡计算 (9) (9)4.1糖化用水耗热量Q14.2米醪煮沸耗热量Q (10)2 (11)4.3洗槽水耗热量Q3 (11)4.4糖化总耗热量Q总4.5糖化耗用蒸汽量D (11)4.6蒸汽单耗 (11)4.7 α-淀粉酶消耗量: (11)4.8 年产80000吨味精厂糖化车间总物料衡算表 (12)年产80000t味精厂设计工艺计算部分1. 糖化阶段1.1 味精生产糖化阶段工艺流程淀粉浆—预蒸—糊化—气液分离—真空冷却—糖化—压虑1.2 糖化的主要工艺参数有:2. 物料衡算2.1. 谷氨酸发酵工艺流程示意图谷氨酸发酵采用淀粉原料,双酶法糖化,流加糖发酵,低温浓缩,等电提取的工艺,其工艺流程示意图如下所示:2.2 工艺技术指标和基础数据:2.2.1 主要技术指标如下表所示:表1 谷氨酸发酵工艺技术指标指标名称单位指标数指标名称单位指标数发酵初糖浓度(W/V)%150生产规模t/a80000(味精)生产方法双酶法糖化、流加糖发流加糖浓度(W/V)%55酵,低温浓缩、等电提取年生产天数d/a310 淀粉糖化转化率%105产品日产量t/d258 糖酸转化率%62产品质量纯度99%发酵谷氨酸产率%11倒罐率%0.3 谷氨酸提取率%95发酵周期H45 味精对谷氨酸精制%115收率原料淀粉含量%80 发酵罐接种量%10淀粉含水量%12 发酵罐填充系数%752.2.2 主要原材料质量指标工业淀粉原料的淀粉含量为80%,含水量12%2.2.3 种子培养基 (W/V) 淀粉水解糖:3.0%,糖蜜:1.5%,玉米浆:l.5 %,MgSO40.04%,K2HPO4:0.15%,尿素:0.4%,消泡剂:0.04%2.2.4 发酵培养基(W/V) 淀粉水解糖:16%,糖蜜:0.4%,玉米浆:0.25%,MgSO4 0.04%,KCl 0.14%,Na2HPO4:0.15%,尿素:3%,消泡剂:0.03%2.3 谷氨酸发酵车间的物料衡算首先计算生产1000k g纯度为100%的味精需消耗的原辅材料及其他物料量2.3.1 发酵液量设发酵初糖和留加浓糖最终发酵液总糖浓度为220kg/ m3,则发酵液量为:V 1=1000÷(220×62%×95%×99.7%×115%)=6.73(m 3)式中220——发酵培养基终糖浓度(kg/ m 3) 62%——糖酸转化率 95%——谷氨酸提取率99.7%——除去倒灌率0.3%后的发酵成功率 115%——味精对谷氨酸的精制产率2.3.2 发酵液配制需水解糖量 以纯糖算,G 1= V 1×220=1480.6(kg ) 2.3.3 二级种液量V 2=10% V 1=0.673(m 3)式中10%——发酵罐接种量2.3.4 二级种子培养液所需水解糖量G 2= 30V 2=20.19(kg )式中30——二级种液含糖量(kg/ m 3)2.3.5 生产1000kg 味精需水解糖总量G = G 1 +G 2=1500.79kg2.3.6 耗用淀粉原料量理论上,100k g 淀粉转化为葡萄糖量为111kg ,故耗用淀粉量为1500.79G 1609.6()80%105%111%kg ==⨯⨯淀粉式中 80%——淀粉原料含纯淀粉量105%——淀粉糖化转化率2.3.7 尿素耗用量二级种液耗用尿素量为:4V 2=2.692(kg ) 发酵培养基耗尿素量为:30 V 1=201.9(kg ) 合计耗尿素204.59kg 2.3.8 甘蔗糖蜜耗用量二级种液耗用糖蜜量为:15V 2=10.10(kg ) 发酵培养基耗糖蜜量为:4 V 1=26.92(kg ) 合计耗糖蜜37.02kg2.3.9 氯化钾耗量G KCl=1.4 V1=9.422(kg)2.3.10 磷酸氢二钠(Na2HPO4.7H2O)G3磷酸氢二钾(K2HPO4.7H2O)G4耗用量G3= 1.5 V1=10.10(kg)G4=1.5 V2=1.01(kg)2.3.11 硫酸镁(MgSO4.7H2O)耗用量0.4(V1+ V2)=2.96(kg)2.3.12 消泡剂耗用量0.3 V1+0.4 V2=2.29(kg)2.3.13 玉米浆耗用量2.5 V1+15 V2=26.92(kg)2.3.14 谷氨酸量发酵液谷氨酸含量为:G1×62%×(1-0.3%)=915.22(kg)实际生产的谷氨酸(提取率为95%)为:915.22×95%=869.46(kg)2.4 80000t/a味精厂发酵车间的物料衡算表由上述生产1000kg味精(100%纯度)的物料衡算结果,可求得80000t/a味精厂发酵车间的物料平衡计算。

年产50000吨谷氨酸钠工厂工艺设计

年产50000吨谷氨酸钠工厂工艺设计

设计说明书--年产50000吨谷氨酸钠工厂工艺设计学院:专业:生物工程姓名:学号:日期:2014年06月20日摘要:谷氨酸钠俗称味精,是人们熟悉并普遍采用的鲜味剂,为一种安全可靠的食品添加剂。

我国作为最大的谷氨酸钠出口国,采用发酵法生产谷氨酸钠每年的产量增长率为10%~20%,谷氨酸钠的发酵生产具有良好的发展前景。

关键字:谷氨酸钠、双酶法、发酵生产目录1前言 (1)1.1谷氨酸钠简介 (1)1.2谷氨酸钠生产状况 (1)2厂址选择 (1)2.1厂址选择的依据 (1)2.1.1原料 (1)2.1.2周围环境 (2)2.1.3地势 (2)2.1.4劳动力来源丰富 (2)2.1.5具有废物处理设施 (2)2.2厂址选择的条件 (2)2.2.1地理位置 (2)2.2.2交通与运输 (2)2.2.3气候条件 (2)2.2.4经济条件 (3)3工厂平面图设计 (3)3.1厂区总平面设计原则 (3)3.2工厂厂区总平面设计 (3)3.2.1道路和运输设计 (3)3.2.2环保措施 (3)3.3年产50000t的谷氨酸钠工厂总平面布置图 (4)3.4主要建筑物 (4)4生产工艺设计 (4)4.1生产方案 (4)4.2工艺流程 (5)4.3基本步骤 (6)4.3.1 原料的预处理 (6)4.3.2淀粉水解糖制备 (6)4.3.3种子扩大培养及谷氨酸发酵 (6)4.3.4 谷氨酸的提取 (6)4.3.5谷氨酸制取味精及味精成品加工 (7)5工艺计算 (7)5.1味精工厂发酵车间的物料衡算 (7)5.1.1谷氨酸发酵工艺流程示意图 (7)5.1.2工艺技术指标及基础数据 (7)5.1.3谷氨酸发酵车间的物料衡算 (8)5.1.4 50000t/a味精厂发酵车间的物料衡算表 (10)5.2热量衡算 (10)5.2.1谷氨酸发酵的热量衡算 (10)5.2.2生产过程耗用蒸汽衡算汇总衡算结果 (16)总结 (16)1前言1.1谷氨酸钠简介谷氨酸钠俗称味精,是人们熟悉并普遍采用的鲜味剂,由大豆、小麦面粉及其他含蛋白较高的物质,经由淀粉发酵法制成,除含有谷氨酸钠外还含有少量的食盐,以含谷氨酸钠的多少(99%、95%、90%、80%),分成各种规格。

谷氨酸发酵生产工艺设计

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。

100kta谷氨酸钠车间糖化工段工艺设计

100kta谷氨酸钠车间糖化工段工艺设计
三、要求(包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等)
1.设计条件:见谷氨酸车间工艺设计条件。
2.设计要求:
(1)生产方案及工艺流程的确定及说明;
(2)计算:进行全车间物料衡算,选做热量衡算;
(3)绘制工艺管道及仪表流程图;
(4)编制设计说明书。
四、工作内容、进度安排1.设计动员、下达设计任务书、搜资料、确定方案及工艺流程:2天;
2.工艺计算(物料衡算):5天;
3.绘图:4天;
4.编写说明书:3天。
五、主要参考文献
1、于信令.味精工业手册[M].北京:中国轻工业出版社,2009年02月
2、吴思方.发酵工厂工艺设计概论[M].北京:中国轻工业出版社.2002
3、宋安东.调味品发酵工艺学[M].北京:化学工业出版社.2009年7月
4、中国石化集团上海工程有限公司.化工工艺设计[M].第三版.北京.化学工业出版.2003
审核意见
系(教研室)主任(签字)
指导教师下达时间年月日
指导教师签字:_______________
内蒙古工业大学课程设计任务书
课程名称:生物工艺学课程设计学院:化工学院班级:10生物工程-2
学生姓名:李慧芳学号:201020513046指导教师:刘占英副教授
一、题目:100kt/a谷氨酸车间糖化工段工艺设计
二、目的与意义
本题目根据生物工程专业的培养方向选择。谷氨酸是生物工程专业中一个具有代表性的产品,其生产工艺涉及培养基配制、种子培养、发酵、离交、提取、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,进一步巩固加深并应用所学的《生物工艺学》、《生物分离工程》、《发酵设备与工厂设计》和《化工原理》等专业基础课和专业课的理论知识,使之系统化、综合化。培养学生综合运用基础理论和专业知识,解决工程实际问题的能力,为毕业设计打好基础。

谷氨酸的等电点法提取

谷氨酸的等电点法提取

自然起晶,pH中和至4.4~4.8时,可作为起晶中 和点,应停止加酸,养晶育晶2小时左右,使晶核成 长壮大。
加酸速度的影响
开始加酸调pH至5.0这段时间内,加酸 速度可稍快些 在pH5.0以下,加酸速度要缓慢 加酸步骤: 发现晶核时,应停酸育晶
然后再继续慢慢加酸直至pH缓慢降到 等电点为止 总结:
α-型和β-型的比较 主要是α-型 主要是α-型 多数α-型,少量β-型 α、β-型各一半 主要是β-型 主要是β-型
30℃以下形成α-型结晶
起晶与晶种的添加
(1)自然起晶:晶体大小不一,小晶体难于沉降, 收得率低
(2)晶种起晶:晶体大且均一,易于沉降,收得
率高
(3)投放晶种的时机: 过早投放:晶种容易溶化掉 过晚投放:形成更多细小晶核
前期稍快 中期要缓 后期要慢
连续等电点提取生产工艺
等电点母液 沉菌 菌体液
吸滤
加酸调pH 1.8,加1%硅藻土,加热 至70℃,放置沉降5~6h
上清液
减压浓缩
菌体
滤液
浓缩液
过滤
做饲料
连续等电点
二次母液 直接制作有机肥料
二次谷氨酸
等电点母液按一次等电点提取生 产工艺进行,将母液加浓盐酸调 pH1.8左右,加入1%硅藻土作助滤 剂,加热至70℃,放置沉降5~6h, 吸取上清液,下层菌体液用真空吸滤 板吸滤,滤液与上清液合并,减压浓 缩至谷氨酸含量90~100g/L。浓缩 液过滤后用于连续等电点。
沉淀 罐底混合液 间歇离心分离 湿谷氨酸
母液
连续离心分离 母液 湿谷氨酸
母液
影响结晶的因素
温度与结晶的关系
α-型结晶 晶体类型
β-型结晶
α-型结晶的晶体是等电点提取的一种理想的 结晶。

生物工艺学谷氨酸课程设计

生物工艺学谷氨酸课程设计

目录第一章设计任务与设计依据 (1)1.1设计任务 (1)1.2设计基本依据 (1)第二章谷氨酸简介 (2)2.1概述 (2)2.2理化性质..................................... 错误!未定义书签。

2.2.1 物理性质................................. 错误!未定义书签。

2.2.2 谷氨酸的化学性质 (4)2.3应用 (5)2.4谷氨酸的生物合成途径 (7)第三章发酵法生产谷氨酸的工艺流程 (9)3.1发酵法概述 (9)3.2原料的预处理及糖化 (9)3.2.1 原料的种类 (9)3.2.2 原料处理 (10)3.3.谷氨酸发酵工艺 (11)3.3.1 发酵培养基 (11)3.3.2 培养基灭菌 (12)3.3.3 发酵控制 (12)3.4谷氨酸的提取 (14)3.4.1 原理 (14)3.4.2 工艺流程 (14)第四章工艺计算 (15)4.1生产要求 (15)4.2总物料平衡的计算 (15)4.2.1生产能力 (15)4.2.2 计算指标(以淀粉质为原料) (15)4.2.3 物料衡算(以单位1t的玉米计算) (16)4.2.4总物料衡算结果 (17)4.3糖化工段物料衡算 (17)4.3.1 淀粉浆量及加水量 (17)4.3.2 液化酶量 (18)量 (18)4.3.3 CaCl24.3.4 糖化酶量 (18)4.3.5 糖液产量 (18)4.3.6 过滤糖渣量 (18)4.3.7 生产过程进入的蒸汽冷凝水及洗水量 (18)4.3.8衡算结果汇总 (18)4.4发酵工段物料平衡计算 (19)4.4.1发酵培养基和用糖量 (19)4.4.2发酵配料 (20)4.4.3配料用水 (20)4.4.4接种量 (20)4.4.5连续灭菌过程进入的蒸汽及补水量 (20)4.4.6加消泡剂量 (20)4.4.7发酵生化反应过程所产生的水分 (21)4.4.8发酵液的质量 (21)4.4.9发酵过程从排风带走的水分 (21)4.4.10发酵过程化验取样、放罐残留及其他损失 (21)4.4.11发酵终止时的质量 (21)4.4.12 衡算结果汇总 (22)4.5中和等电工段物料衡算 (22)4.5.1 发酵液数量 (23)4.5.2 高流量 (23)4.5.3 硫酸用量 (23)4.5.4等电液数量 (23)4.5.5 谷氨酸产量 (23)4.5.6加水量 (23)4.5.7 洗水量 (24)4.5.8 母液(上清液)数量 (24)4.5.9 物料衡算汇总 (24)4.6离交工段物料衡算 (24)4.6.1 母液调pH用硫酸量 (24)4.6.2母液数量 (25)4.6.3 调高流用硫酸量 (25)4.6.4洗脱液用99%液氨数量 (25)4.6.5高流量 (25)4.6.6 排出废液量 (25)4.6.7 配洗脱液用水量 (25)4.6.8 物料衡算汇总 (25)4.7中和脱色工段物料衡算 (26)4.7.1 谷氨酸数量 (26)4.7.2 离子膜碱用量 (26)4.7.3 粉末活性炭用量 (26)4.7.4 中和脱色液数量 (26)4.7.5 废碳渣数量 (26)4.7.6 用水量 (27)4.7.7 物料衡算汇总 (27)4.8精制(结晶)工段物料衡算 (27)4.8.1 中和脱色液数量 (27)4.8.2 产MSG量 (27)4.8.3 产母液量 (28)4.8.4 蒸发结晶过程加水 (28)4.8.5 MSG分离调水洗水量 (28)4.8.6 结晶过程蒸发水分 (28)4.8.7 物料衡算汇总 (28)第五章参考文献 (30)致谢 (31)引言谷氨酸是一种酸性氨基酸,是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一,在代谢上具有重要意义。

药品生产技术《谷氨酸发酵工艺流程》

药品生产技术《谷氨酸发酵工艺流程》

一、谷氨酸简介谷氨酸一种酸性氨基酸,分子内含两个羧基,化学名称为α-氨基戊二酸。

为无色晶体,有鲜味,微溶于水,而溶于盐酸溶液,等电点。

大量存在于谷类蛋白质中,动物脑中含量也较多。

分子式C5H9NO4、分子量。

谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位,参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反响。

谷氨酸可生产许多重要下游产品如L—谷氨酸钠、L—苏氨酸、聚谷氨酸等。

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。

谷氨酸钠俗称味精,是重要的鲜味剂,对香味具有增强作用。

谷氨酸钠广泛用于食品调味剂,既可单独使用,又能与其它氨基酸等并用。

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。

用于生发剂,能被头皮吸收,预防脱发并使头发新生,对毛乳头、毛母细胞有营养功能,并能扩张血管,增强血液循环,有生发防脱发成效。

用于皮肤,对治疗皱纹有疗效。

脑组织只能氧化谷氨酸,而不能氧化其它氨基酸,故谷酰胺可作为脑组织的能量物质,改良维持大脑机能。

谷氨酸作为神经中枢及大脑皮质的补剂,对于治疗脑震荡或神经损伤、癫痫以及对弱智儿童均有一定疗效。

在工业上,聚谷氨酸可降解塑料,是环境友好材料。

谷氨酸发酵是典型的代谢控制发酵。

谷氨酸的大量积累不是由于生物合成途径的特异,而是菌体代谢调节控制和细胞膜通透性的特异调节以及发酵条件的适合。

谷氨酸产生菌主要是棒状类细菌,这类细菌中含质粒较少,而且大多数是隐蔽性质粒,难以直接作为克隆载体,而且此类菌的遗传背景、质粒稳定尚不清楚,在此类细菌这种构建适宜的载体困难较多。

需要对它们进行改建将棒状类细菌质粒与的质粒进行重组,构建成杂合质粒。

受体菌选用短杆菌属和棒杆菌属的野生菌或变异株,特别是选用谷氨酸缺陷型变异株为受体,便于从转化后的杂交克隆中筛选产谷氨酸的个体,用谷氨酸产量高的野生菌或变异菌作为受体效果更好。

供体菌株选择短杆菌及棒杆菌属的野生菌或变异株,只要具有产谷氨酸能力都可选用, 但选择谷氨酸产量高的菌株作为供体效果最好。

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

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。

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工艺计算第一节:物料平衡计算凡引入某一系统或设备的物料重量Gm ,必需等于用于转化形成产物所消耗的物量Gp 和物料损失之和GtGm=Gp+Gt一、物料衡算目的:(1)确定生产设备的容量、个数和主要设备尺寸;(2)工艺流程草图设计(3)水、蒸汽、热量、冷量衡算;(4)控制生产水平。

二、方法1.给出物料衡算流程示意图2.选定计算基准a.按每批投料量进行计算;b.按每吨产品消耗的原料量计算;c.按时间计算。

3.确定工艺指标及消耗定额以及相关的基础数据;4.列出各工艺阶段的物料衡算表并绘出物料流程图。

三、实例(以年产商品味精10000t为实例)(一)、生产规模及产品规格(1)99%规格的味精占80%,即8000t/a;(2)80%的味精占20%,即2000t/a;折算为100%味精为:8000×99%+2000×80%=9520(t/a)(二)、生产工作制度全年生产日320天;2~3班作业,连续生产。

(三)、主要工艺技术参数原料及动力单耗表生产过程的总物料衡算(一)生产能力以年产商品MSG1000t 为实例。

折算为100%MSG9520t/a。

日产商品MSG:1000/320=31.25(t/d)(其中99%的MSG25t,80%的MSG62.t)日产100%MSG:9520/320=29.75(t/d)(二)总物料衡算(以淀粉质原料为例)(1)1000kg纯淀粉理论上产100%MSG量:1000×1.11×81.7%×1.272=1153.5(kg)(2)1000kg纯淀粉实际产100%MSG:1000×1.11×98%×50%×86%×92%×1.272=547.4(kg)(3)1000kg工业淀粉(含量86%的玉米淀粉)产100%MSG量:547.4×86%=470.8(kg)(4)淀粉单耗①1t 100%MSG消耗纯淀粉量:1000/547.4=1.827(t)②1t 100%MSG实际消耗工业淀粉量:1000/470.8=2.124(t)③1t 100%MSG理论上消耗纯淀粉量:1000/1153.5=0.8669(t)④1t 100%MSG理论上消耗工业淀粉量:0.8669/86%=1.008(t)(5)总收率:可以按以下两种方法计算。

①实际产量(kg)/理论产量×100%=547.4/1153.5×100%=47.45%②(98%×50%×86%×92%)/81.7%×100%=47.45%(6)淀粉利用率:1.008/2.124×100%=47.45%(7)生产过程总损失:100%-47.45%=52.55%物料在生产过程中损失的原因:①糖转化率稍低。

②发酵过程中部分糖消耗于长菌体以及呼吸代;残糖高;灭菌损失;产生其他产物。

③提取收率低,母液中Glu含量高。

④精制加工过程损耗及产生焦谷氨酸纳等。

(8)原料以及中间品的计算①淀粉用量:29.75 ×2.124=63.19(t/d)②糖化液量:纯糖63.19×86%×1.11×98%=59.15(t/d)折算为24%的糖液:59.15/24%=246.4(t/d)③发酵液用量:纯Glu量:59.15×50%=29.58(t/d);折算为8g/dl的发酵液:29.58/8%=369.8(m3);369.8×1.05=388.3(t)(1.05为发酵液的相对密度)④提取Glu量:纯Glu量:29.58×86%=25.44(t/d)折算为90%的Glu量:25.44/90%=28.27(t/d)⑤Glu废母液量(采用等电-新离子回收法,以排出的废母液含Glu 0.7%g/d计算):(29.58-25.44)/0.7% =591(m3/d)(三)总物料衡算结果衡算结果列汇总表,如下表:工业原料,淀粉含量86%;糖含量50%。

原料淀粉质原料(玉米淀粉)糖蜜(甜菜糖蜜)生产1T 100%MSG t/d 生产1t100%MSG t/vd工业原料 2.124 63.19 3.97 118糖液24%(t) 8.28 246. 4谷氨酸(90%)(t) 0.95 28.27 0.97 28.87MSG(100%)(t) 1.0 29.75 1.0 29.75排出含0.7%谷氨 19.87 591酸废母液排出含1%谷酸废母液 21.84 650制糖工序的物料衡算(1)淀粉浆量及加水量:淀粉加水比例为:1:2.5 ,1000kg工业淀粉浆1000×(1+2.5)=3500kg;加水量为2500kg。

(2)粉浆干物质浓度10005×86%/3500=24.57%(3)液化酶量:使用液体a-淀粉酶35005×0.25%=8.75kg(4)CaCl2:量3500×0.25%=8.75kg(5)糖化酶量:用液体糖化酶3500×0.25%=8.75kg(6)糖化液产量1000 ×86%×1.11×98%/24%=3898kg24%糖化液的相对密度为1.09 3898/1.09=3576(L)(7)加珍珠岩量:为糖液的15%3898×0.15=5.85kg(8)滤渣产量:含水70%废珍珠岩5.85/(1-0.7)=19.5kg(9)生产过程进入的蒸汽和洗水量3898+19.5-3500-(8.75×3)-5.85=385.4kg(10)衡算结果(年产万吨味精):根据总物料衡算,日投入工业淀粉63.19t,物料衡算汇入下表:三 连续灭菌和发酵工序的物料衡算(1) 发酵培养基数量① 1000kg 工业淀粉,得到24%的糖化液3898kg 。

发酵初始糖浓度16.4g/dl ,其数量为:)(5704)/%(4.16%243898L V W =⨯16.4g/dl 的糖相对密度为1.06, 5704×1.06=6046kg ② 配料 按放罐发酵液的体积计算:5704× 16.4%/16%=5847(L )玉米浆:5847×0.2%(w/v )=11.7kg 甘蔗糖蜜 :5847×0.3%(w/v )=17.5kg 无机盐:5847×0.2%(w/v )=11.7kg 配料用水:配料时培养基的含糖量不低于19%,向24%的糖液中加入水量为:3898×24%/19%-3898=1026(kg)③ 灭菌过程中加入蒸汽及补水量:6046-3898-1026-11.7-17.5-11.7=1081kg④发酵零小时数量验算:3898+11.7+17.5+11.7+1026+1081=6046kg 其体积为:6046/1.06=5704(L ) 与以上结果计算一致。

(2) 接种量 5847×1%(w/v)=58.5(L )58.5×1.06=62kg(3) 发酵过程加液氨数量,为发酵液体积的2.8%:5847×2.8%=164kg(4) 加消泡剂量: 为发酵液的0.05%。

5847×0.05%=2.9kg 消泡剂的相对密度为0.8,2.9/0.8=3.6(L) (5) 发酵过程从排风带走的水分进风25℃ 相对湿度为70% ,水蒸汽分压18mmHg ,排风32℃,相对湿度为100%,水蒸汽分压 27mmHg 。

进罐空气的压力为1.5 大气压,排风0.5大气压。

进出空气的湿含量差为:X 出-X 进=70187605.2%7018622.0%100277605.1%10027622.0⨯-⨯⨯-⨯-⨯⨯ =0.0149-0.0042=0.01(kg 水/kg 干空气)通风比: 1:0.2, 带走水量:5847×0.2×60×36×1.157×0.001×0.01=29(kg) 式中1.157为320C 时干空气密度(kg/m3)(7)衡算结果汇总:年产万吨商品味精日投工业淀粉63.19t,连续灭菌和发酵工序的物料衡算汇总列入下表:四、谷氨酸提取工序的物料衡算采取冷冻等电及其新离交回收工艺。

(按1000kg 工业淀粉之匹配量计)(1) 发酵液数量:5847L ;6194kg 。

(2) 加98%硫酸量:为发酵液的3.6%(W/V )5843×3.6%=210(kg)98%硫酸的相对密度1.84,故: 210/1.84=114(L) (3)谷氨酸产量 a.分离前谷氨酸量:100%谷氨酸量:5843×8%(W/V)=467.4(kg) b. 分离后谷氨酸量:纯谷氨酸: 467.4×86%=402(kg) 90%谷氨酸: 402/90%=446.6(kg) (4)母液数量: 母液含谷氨酸0.7g/dl.(467.4-402) ÷0.7=9343(kg)(5)谷氨酸分离洗水量446.6×20%=89(L)(6)母液回收过程中用水以及酸碱等数量9343-5843-114-89=3297(L)=3297kg五、精制工序的物料衡算(1) 谷氨酸数量100%Glu 402kg ;90%Glu 446.6kg (2)Na 2CO 3量446.6×36.6%=161(kg ) (3)加活性炭446.6×0.3%=1.34(kg )(4) 中和液数量)(1278)/%(40272.1402L V W =⨯1278×1.16=1482(kg )式中 1.16--含40%(W/V)MSG溶液的相对密度(20ºBeˊ)(5)中和加水量1482- 446.6- 1.4- 161=873(kg)(6)产MSG量产100%MSG量:精制收率92%,产100%量为:402×1.272×92%=470.5(kg)(7)产母液量:母液平均含MSG量25%(W/V)402×1.272×8%/25%=164(L),母液的相对密度1.1则:164×1.1=180.4(kg)(8)废湿活性炭数量:湿碳含水75%1.34/(1-0.75)=5.4(kg)(9)MSG分离调水洗水量470.5×5%=24(kg)(10)中和脱色液在结晶蒸发过程中蒸发出的水量1482+24-470.5-180.4-5.4=850(kg)(11)物料衡算汇总,列入表10-12中。

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