谷氨酸发酵的工艺流程

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。

各种氨基酸的生产工艺1、谷氨酸(1)等电离交工艺方法——从发酵液中提取谷氨酸，即将谷氨酸发酵液降温并用硫酸调PH值至谷氨酸等电点(pH3.0- 3.2)，温度降到10 以下沉淀，离心分离谷氨酸，再将上清液用硫酸调pH至1.5上732强酸性阳离子交换树脂，用氨水调上清液pH10进行洗脱，洗脱下来的高流分再用硫酸调pH1.0返回等电车间加入发酵液进行等电提取，离交车间的上柱后的上清液及洗柱水送去环保车间进行废水处理。

该工艺方法的缺点是：废水量大，治理成本高，酸碱用量大。

(2)连续等电工艺——将谷氨酸发酵液适当浓缩后控制40℃左右，连续加入有晶种的等电罐中，同时加入硫酸，控制等电罐中PH值维持在3.2左右，温度40℃进行结晶。

该工艺方法废的优点是：水量相对较少；缺点是：氨酸提取率及产品质量较差。

(3)发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺——谷氨酸发酵液经灭菌后进入超滤膜进行超滤，澄清的谷氨酸发酵液在第一调酸罐中被调整pH值为3.20～3.25，然后进入常温的等电点连续蒸发降温结晶装置进行结晶，分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和母液，将一部分母液进入脱盐装置，脱盐后的谷氨酸母液一部分与超滤后澄清的谷氨酸发酵液合并；另一部分在第二调酸罐中被调整pH值至4.5～7，蒸发、浓缩、再在第三调酸罐中调pH值至3.20～3.25后，进入低温的等电点连续蒸发降温结晶装置，使母液中的谷氨酸充分结晶出来，低温的等电点连续蒸发降温结晶装置排出的晶浆被分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和二次母液。

(4)水解等电点法发酵液-----浓缩（78.9kPa，0.15MPa蒸汽）----盐酸水解（130 ℃，4h ）----过滤-----滤液脱色-----浓缩-----中和，调pH至3.0-3.2（NaOH或发酵液） -----低温放置，析晶-------谷氨酸晶体此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省(5)低温等电点法发酵液-----边冷却边加硫酸调节pH4.0-4.5-----加晶种，育晶2h-----边冷却边加硫酸调至pH3.0-3.2------冷却降温------搅拌16h------4 ℃静置4h------离心分离--------谷氨酸晶体此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省(6)直接常温等电点法发酵液-----加硫酸调节pH4.0-4.5-----育晶2-4h-----加硫酸调至pH3.5-3.8------育晶2h------加硫酸调至pH3.0-3.2------育晶2h------冷却降温------搅拌16-20h------沉淀2-4h-------谷氨酸晶体此工艺的优点：设备简单、操作容易、生产周期短、酸碱用量省。

谷氨酸发酵进展氨基酸的制造是从1820 年水解蛋白质开始。

1866 年德国的立好生博士利用硫酸水解小麦面筋，分离出一种酸性氨基酸，依据原料的取材，便将此氨基酸命名为谷氨酸。

随后，日本有一教授在探讨海带汁液的鲜味时，提取了谷氨酸，并在1908 年开始制造商品味之素——味精。

1910 年日本味之素公司用水解法生产谷氨酸，与食盐配合出售。

但是这种方法生产谷氨酸耗粮太多，成本太高。

二次世界大战后不久，美国有人提出用发酵法生产谷氨酸的报告。

日本也相继开始了研究，1956 年日本协和发酵公司分离出一种新的细菌，它可以利用100 克葡萄糖转化为40 克以上的谷氨酸。

1957 年发酵法味精正式商业性生产，这标志着氨基酸发酵工业的诞生。

氨基酸的制备方法发酵法：发酵法又可分为直接发酵法与添加前体的发酵法。

添加前体法是以氨基酸的中间产物为原料，用微生物法转化为相应的氨基酸。

提取法：将蛋白质原料用酸水解，然后从水解液中提取氨基酸。

目前，胱氨酸、半胱氨酸和酪氨酸仍用提取法生产。

酶法：利用微生物细胞或微生物产生的酶来制造氨基酸。

合成法：用化学合成法制造的氨基酸有DL-蛋氨酸、DL-丙氨酸，甘氨酸和苯丙氨酸。

生产氨基酸的大国为日本和德国。

日本的味之素、协和发酵及德国的德固沙是世界氨基酸生产的三巨头。

它们能生产高品质的氨基酸,可直接用于输液制剂的生产。

日本在美国、法国等建立了合资的氨基酸生产厂家,生产氨基酸和天冬甜精等衍生物。

国内生产氨基酸的厂家主要是天津氨基酸公司,湖北八峰氨基酸公司,但目前无论生产规模及产品质量还难于与国外抗衡。

在80年代中后期,我国从日本的味之素、协和发酵以技贸合作的方式引进输液制剂的制造技术和仿造产品,1991年销售量为二千万瓶,1996年达六千万瓶,主要厂家有无锡华瑞,北京费森尤斯,昆明康普莱特,但生产原料都依赖进口。

2000年,世界氨基酸产值达45亿美元,占生物技术市场的7%,国内的氨基酸产值达40亿元,占全国发酵产业总产值的12%。

谷氨酸生产工艺生物技术081 郁海东 08010071摘要：谷氨酸，是一种酸性氨基酸。

分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。

谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。

大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。

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应。

目前，我国许多工厂采用多种方法来提高谷氨酸产率，如选育高产菌种、改进发酵工艺、搞好发酵控制、引进微机控制、增加控制参数等。

这些方法对于提高谷氨酸产率非常有效。

谷氨酸是生产味精的主要原料，随着发酵法生产谷氨酸技术的发展，我国味精生产始于1923年，至今已有80多年历史，随着科学技术的不断进步，味精生产技术也在不断变革，由创建之初的以面筋、豆粕为原料水解法生产工艺，改变为现在以淀粉为原料发酵法生产工艺，发酵法生产工艺从1964年在上海味精厂首次投入生产以来，发酵法生产谷氨酸的生产技术进步较大，尤其是近几年随着菌种的突破以及新技术，新设备的应用进展更快，进入九十年代，尤其九五年后，技术进步较快，目前行业最好水平时（仅少数厂家）制糖收率99%以上，发酵产酸11-12%，转化率59-62%，提取收率96-98%精制收率96%，与80年代比较全行业平均制糖收率提高了10%，发酵产酸率提高了117%，转化率提高了43%，提取收率提高了20%，精制收率提高了8.8%，综合技术指标淀粉消耗下降了166%关键词：菌种、培养基选择、发酵工艺、分离纯化、质量控制谷氨酸发酵的工艺流程菌种的选育，培养基的配制，斜面培养，一级种子培养，二级种子培养，发酵，发酵液。

谷氨酸菌种的生产谷氨酸生产菌为谷氨酸杆菌。

乳糖发酵短杆菌。

黄色短杆菌。

我国主要使用的是北京棒杆菌D110、北京棒杆菌ASI。

299、锯齿棒杆菌等。

谷氨酸生产菌种保藏常用液氮保存法。

在已报道的谷氨酸生产菌种中，除牙胞杆菌外，他们都有一些共同的特点：革兰氏阳性，菌体为球形、短杆至棒状、不形成芽孢，没有鞭毛、不能运动。

完整版)各种氨基酸的生产工艺本文介绍了谷氨酸的生产工艺，其中包括等电离交工艺方法、连续等电工艺、发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺、水解等电点法、低温等电点法和直接常温等电点法。

等电离交工艺方法是从发酵液中提取谷氨酸的一种方法。

该方法的缺点是废水量大，治理成本高，酸碱用量大。

连续等电工艺方法将谷氨酸发酵液适当浓缩后进行结晶，虽然水量相对较少，但氨酸提取率及产品质量较差。

发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺是通过超滤膜进行超滤，然后进行结晶、分离、洗涤等步骤得到谷氨酸晶体。

该方法设备简单，废水量减少，生产成本低，酸碱用量省。

水解等电点法是将发酵液浓缩后进行盐酸水解，然后进行过滤、脱色、浓缩等步骤得到谷氨酸晶体。

该方法设备简单，废水量减少，生产成本低，酸碱用量省。

低温等电点法和直接常温等电点法也是从发酵液中提取谷氨酸的方法，它们的优点都是设备简单，废水量减少，生产成本低，酸碱用量省。

发酵法制备谷氨酸晶体的工艺流程如下：首先将发酵液加入硫酸中，调节pH值为4.0-4.5，进行育晶2-4小时，然后再加入硫酸，调节pH值为3.5-3.8，再进行育晶2小时，最后加入硫酸，调节pH值为3.0-3.2，进行育晶2小时。

冷却降温后，进行搅拌16-20小时，沉淀2-4小时即可获得谷氨酸晶体。

该工艺具有设备简单、操作容易、生产周期短、酸碱用量省等优点。

L-亮氨酸的制备过程分为6个步骤。

首先，在浓缩罐中通入一次母液，加入蒸汽进行浓缩，温度为120度，气压为-0.09Mpa，浓缩时间为6小时，得到结晶液。

然后将结晶液进入一次中和罐中，加入硫酸和纯水进行中和，温度为80度，中和时间为4小时，过滤后得到滤液和滤渣。

接着将滤渣进入氨解罐中，加入氨水、纯水和蒸汽进行氨解，温度为80度，氨解时间为3小时，过滤后得到滤液和滤渣。

将滤渣进入脱色罐中，加入蒸汽、纯水和活性炭进行脱色，温度为80度，脱色时间为2小时，过滤后得到滤液和滤渣。

将滤液进入二次中和罐中，加入氨水和蒸汽进行中和，温度为80度，中和时间为4小时，过滤后得到滤液和滤渣。

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。

谷氨酸发酵综述谷氨酸（glutamic acid）化学式为C5H9O4N，是一种酸性氨基酸，化学名称为α-氨基戊二酸，是20种常见α-氨基酸之一。

谷氨酸为无色晶体，结晶状态是稳定的，微溶于水但溶于盐酸溶液，密度为1.538（kg/m3），等电点为3.22，谷氨酸有左旋体，右旋体，和外消旋体。

谷氨酸的解离常数：pK’1(COOH)为2.19，pK’2(NH3+)为4.25(γ-COOH),pK’3为9.67（NH3+）。

谷氨酸是非必需氨基酸的一种，大量存在与谷类中，谷氨酸有鲜味，谷氨酸钠是味精的主要成分，用于增加食物的鲜味。

正文：一：谷氨酸发酵在谷氨酸发酵中，改变细胞膜的通透性，使谷氨酸不断地排到细胞外面，就会大量生成谷氨酸。

研究表明，影响细胞膜通透性的主要因素是细胞膜中的磷脂含量。

因此，对谷氨酸产生菌的选育，往往从控制磷脂的合成或使细胞膜受损伤入手，如生物素缺陷型菌种的选育。

生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA的辅酶。

生物素缺陷型菌种因不能合成生物素，从而抑制了不饱和脂肪酸的合成。

而不饱和脂肪酸是磷脂的组成成分之一。

因此，磷脂的合成量也相应减少，这就会导致细胞膜结构不完整，提高细胞膜对谷氨酸的通透性。

1，谷氨酸发酵是典型的代谢控制发酵，环境条件对谷氨酸发酵具有重要的影响，控制最适宜的环境条件是提高发酵产率的重要条件。

（1）碳源目前使用的谷氨酸生产菌均不能利用淀粉只能利用葡萄糖和果糖等。

在一定的范围内，谷氨酸产量随葡萄糖浓度的增加而增加，但若葡萄糖浓度过高，由于渗透压力大对菌体生长很不利，谷氨酸对糖的转化率降低。

国内谷氨酸发酵糖浓度为125—150g/L，但一般采用流加糖工艺。

（2）氮源常见无机氮源：尿素，液氮，碳酸氢铵。

常见有机氮源：玉米浆，豆浓，糖蜜。

当氮源的浓度过低时回事菌体细胞营养过度贫乏，形成“生理饥饿”，影响菌体繁殖和代谢，导致产酸率低。

随着玉米浆的浓度增高，菌体大量增殖使谷氨酸非积累型细胞增多，同时又因生物素过量是代谢合成磷脂增多，导致细胞膜增厚不利于谷氨酸的分泌造成谷氨酸产量下降。