【正文】 活力強，一般初尿為 ℅ 。 發(fā)酵周期短，對營養(yǎng)要求粗放。 生物素用量低 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 8 頁 共 65頁 第三節(jié) 菌種的擴大培養(yǎng) 國內(nèi)谷氨酸發(fā)酵種子擴大培養(yǎng)普通采用二級種子擴大培養(yǎng)的流程：斜面培養(yǎng) ——一級培養(yǎng) —— 二級培養(yǎng) —— 發(fā)酵罐 一、菌種的培養(yǎng) 培養(yǎng)基：葡萄糖 ℅，蛋白胨 ℅ ，牛肉膏 ℅ ， ℅ ，瓊脂℅ ， PH= 培養(yǎng) （ 1） 每支試管中裝培養(yǎng)基 45ml，滅菌冷卻 5560℃ 。 （ 2） 斜面凝固后防于 37℃ 下恒溫 48h，檢查無雜菌繁殖。 （ 3） 經(jīng)分離后，并活化至第三代的斜面菌種，在無菌情況下接種。 （ 4） 3233℃ ，恒溫培養(yǎng) 2226h作生產(chǎn)用培養(yǎng) 48h保存。 二、一級種子培養(yǎng) 培養(yǎng)基： GluCose 25℅ ，尿素 ℅ ， MgSO4 ℅ ， K2HPO4 ℅ ，玉米漿 ℅ ， FeSO4 2PPm， MnSO4 2PPm 培養(yǎng)條件：用 1000ml 三角瓶裝入培養(yǎng)基 200ml，滅菌后置于沖程 3334℃，培養(yǎng)時間 78h，通風(fēng)量 1： ，攪拌轉(zhuǎn)數(shù) 80r/min。 第四節(jié) 谷氨酸生物合成途徑 第五節(jié) 合成 Glu Glu： γ 酮戊二酸 +NH3+NADHGlu+H2O+NADP 轉(zhuǎn)氨酶催化：γ 酮戊二酸 +γ 氨基酸 —— Glu+γ 酮酸 Glu合成酶： γ 酮戊二酸 + Glu—— 2 Glu 第六節(jié) 菌種選育模型 生物素缺陷型 油酸缺陷型 甘油缺陷型 溫度敏感突變株 第七節(jié) 發(fā)酵工藝 一次 性高糖發(fā)酵 亞適量生物素流加糖發(fā)酵工藝 高生物素加青霉素流加糖工藝 溫度敏感型 本設(shè)計采用亞適量生物素流加糖發(fā)酵工藝 第 8節(jié) 工藝控制 一、 微生物發(fā)酵動力學(xué) 分批培養(yǎng)：是一種非恒態(tài)的培養(yǎng)法。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 9 頁 共 65頁 補料分批培養(yǎng)：是粉皮培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)之間的一種過度培養(yǎng)方式，間歇或連續(xù)地補加新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法。 優(yōu)點：（ 1）解除底物的抑制，產(chǎn)物反饋抑制和葡萄糖分解阻遏效應(yīng) （ 2）減少菌體生成長量，提高有用產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率。 連續(xù)培養(yǎng) 本設(shè)計選用補料分批培養(yǎng) 二、 工藝控制 （一） 初糖、接種量和生物素 采用較高的初糖 ℅ ，生物素用量較高 ，接種量大 10℅ ，使菌種快速成長，無度空話子在 3234℃ ， PH 值前期 ， 8h 后提高到 ，放罐時降為 PH=。風(fēng)量一般前期，后期小，中間大，提高溶氧效果。 （二） 流加糖 流加糖一般在發(fā)酵 10h后補加，濃度為 ℅ 第 9節(jié) 滅菌與空氣凈化 一、 滅菌原理：加熱使微生物本身蛋白質(zhì)在高溫下凝固變性 （一） 無菌室 接種前，先把接種瓶皿，吸管等用 75℅ 酒精滅菌，打開紫外燈消毒2030min。 操作前必須先洗手，換上無菌衣帽和鞋子，戴上口罩，用 75℅ 酒精擦雙手。 操作不得隨便講話，行動要作到輕手 輕腳。 接種要充分利用火焰滅菌，盡可能保持在焰口操作，動作迅速，時間不宜過長。 進入無菌室前后，打開紫外燈消毒 2030min。 室內(nèi)無菌空氣檢查，每周一次，方法采取在接種操作的同時打開平板10min，經(jīng) 37℃ 無菌培養(yǎng) 24h，菌落不超過 2個。 影響因素 1） 溫度：開始溫度 3334℃ ，不超過 35h，并超過 △OD ， 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 10 頁 共 65頁 12h以后 3637℃ 為宜， 28h后可提高到 3738℃ 。 2） PH 值：發(fā)酵前期控制 PH=， 8h 后提高到，以保持一定的 NH4+/GA 比，放罐時PH=，以利于提取。 3） 通風(fēng)量和 OD 值的控制：采用梯形控制通風(fēng)，兩頭小，中間大。 4） 定容控制：開始時定容 4550℅ ，以便留出較大的流加糖室間，最后定容 75℅ 5） CO2的控制 6） 泡沫控制：加消泡劑進行控制，加入量與時間以產(chǎn)生泡沫量為依據(jù)。 7） 糖耗控制：谷氨酸發(fā)酵過程中前期糖耗不宜過快，進入產(chǎn)酸期后，其他因素控制能跟的上，轉(zhuǎn)化率達50℅ 以上，可加快它的糖耗速率。 （二） 發(fā)酵罐滅菌 （三） 種子罐滅菌 三 空氣除菌 加熱滅菌 介質(zhì)過濾除菌 靜電除塵 現(xiàn)介紹介質(zhì)過濾除菌 第 10節(jié) 工業(yè)發(fā)酵染菌防治 一、 染菌的危害 （一） 種子培養(yǎng)期染菌：染菌后將造成發(fā)酵罐染菌。 （二） 發(fā)酵前期染菌：與生產(chǎn)菌爭奪營養(yǎng)成分和養(yǎng)分，嚴重干擾生產(chǎn)菌的生長繁殖和產(chǎn)物生成。 （三） 發(fā)酵中期染菌：將嚴重干擾生產(chǎn)菌的代謝，影響產(chǎn)物的生成 （四） 發(fā)酵后期染菌：影響產(chǎn)量，產(chǎn)物提取和產(chǎn)品質(zhì)量。 二、 防治 （一） 原因： 培養(yǎng)基滅菌不徹底 菌種在移接過程中受 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 11 頁 共 65頁 污染 菌種在培養(yǎng)過程或保藏過程中受污染 無菌空氣帶菌 培養(yǎng)基和設(shè)備滅菌不徹底 設(shè)備滲漏引起染菌以及防治 操作問題。 （二） 解決方法： 種子培養(yǎng)期染菌：棄去，并對種子罐，管通進行檢查和徹底滅菌。 發(fā)酵前期染菌：應(yīng)迅速重新滅菌，補充必要的營養(yǎng)成分，重新接種進行發(fā)酵。發(fā) 酵中期染菌：可加大風(fēng)量，加速產(chǎn)酸，降低 PH值 發(fā)酵后期染菌：提前放罐。 第 11節(jié) 廢液和尾氣處理 廢氣 因生產(chǎn)中使用的工藝過程中產(chǎn)生的 Hcl、 H2S、 NHHOHO、 H2SO4 等氣體通過使設(shè)備密閉，使用液體石蠟與空氣隔離等措施防止其逸出，對于泄露的少量廢氣通過機械排風(fēng)和風(fēng)筒高空排放。 廢液 味精企業(yè)的廢水分為低，中，高三種濃度，其中谷氨酸母液屬高濃度有機廢水是味精廠主要污染源，冷卻水是低濃度廢水，其它為濃度有機廢水。 第三章 提取 提取工藝選擇 一 . 目的 谷氨酸酸是發(fā)酵的目的產(chǎn)物 ,但它溶解在發(fā)酵液當中 ,在發(fā)酵 液中有多種副產(chǎn)物 ,因此要想提取 ,必須采取適宜的工藝 . 二 提取方法論證 提取谷氨酸方法 。等電點法 .離子交換法 .鋅鹽法 .鹽酸法 .滲透膜分離法 .溶劑提取法 . 1 等電點法 將發(fā)酵液和硫酸調(diào) PH 值到 Glu 的等電點 ,使其析出其收率可達 50%80%,一般有常溫等電法 ,低溫等電法及濃縮等電法 . 其特點 。工藝簡單 ,操作方便 ,設(shè)備簡單 ,環(huán)境污染不大 ,利于三廢處理 . 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 12 頁 共 65頁 2離子交換法 根據(jù)谷氨酸與發(fā)酵液中其它同性離子的性質(zhì)不同 ,樹脂對這些離子的吸附能力的差別 ,采用不同樹脂進行選擇性吸附 ,再用洗脫劑洗脫以達到收縮的目的 . 其特點 :工藝操作難度大 ,需耐酸的設(shè)備 ,上柱不易控制 ,收率高 . 3鋅鹽法 谷氨酸與 Znamp。sup2。+作用生成難溶于水的沉淀 ,酸性條件可溶解 ,PH 值為 時 ,谷氨酸溶解度最小 ,以晶體析出 ,鋅鹽法有兩條途徑 :1 是在發(fā)酵液中直接投鋅鹽 ,使生成谷氨酸鋅 ,再把谷氨酸鋅用鹽酸轉(zhuǎn)化成谷氨酸 ,即所謂一步鋅鹽法 。二是等電提取后 ,以上清夜加入鋅 . 特點 :工藝簡單 ,操作方法提取收率穩(wěn)定 ,但對環(huán)境不利 . 4鹽酸法 谷氨酸在濃冷 HCL中溶解度小 ,易生成晶體 ,可提純再加堿中只至等電點 ,使其析出 特點 :此工藝收率高 ,但流程長而復(fù)雜 ,堿酸耗量 大 ,設(shè)備要求勞動強度大 . 5滲透膜分離法 根據(jù)滲透膜對各種離子的選擇滲透性不同 ,將谷氨酸分離 .如電析法 ,要求滲析液清 ,耗電多 ,且滲透膜質(zhì)量不穩(wěn)定 . 6溶劑抽提方法 谷氨酸在有機劑中溶解度小 ,可在除菌的 Glu 中加某種有機劑而提純 Glu 但此法對有機劑的選擇和產(chǎn)品食用的安全性尚在研究中 . 三 提取方法選擇 綜上所述聯(lián)系實際 ,現(xiàn)選用一次等電點 ,離子交換 ,全母回流洗脫工藝 .本工藝操作簡單 ,設(shè)備要求不高 .提取收率高 ,對環(huán)境污染小優(yōu)點 ,所以 選擇此新工藝 ,產(chǎn)生廢水少 ,改變了以從沖工藝中產(chǎn)生大量廢水的弊端 . 2節(jié) 工藝流程 及工藝控制 一 . 工藝流程敘述 二 . 工藝控制 1除菌體 采用碟片式離心機 ,處理量為每臺 15Mamp。sup3。/h,4臺一組 ,洗水量 4Mamp。sup3。/h,菌體分離濃度 50%. 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁 共 65頁 2等電液 離心后的發(fā)酵液打入等電罐中 ,先使用高流分調(diào) PH約為 ,緩慢調(diào)酸至 ,維持穩(wěn)定 ,攪拌 10h以上 ,靜止 78h后放料 3上柱母液 用硫酸將上清液調(diào)到 PH為 ,準備上柱 . 4上柱 上柱量 10mamp。sup3。/h, mamp。sup3。/h. 5水洗 用 4560℃水正洗樹脂可除去部分雜質(zhì)和升高樹脂溫度 . 6反沖 用等電母液從下部反沖樹脂使樹脂稀疏 . 7洗脫劑配置 洗脫劑使用液氨 +水 +后流分配制 ,調(diào) PH 值約為 — 12,洗脫時 10mamp。sup3。/h, mamp。sup3。/h. 8洗脫劑的處理 前流 :泵回到等電罐或上清液儲罐 ,以備下次重新上柱 . 高流 :調(diào) PHWEI . 9上柱廢液的處理 廢液泵到廢水處理廠 ,經(jīng)處理后可制氮肥 . 10離心機 離心機處理量 810mamp。sup3。/h,采用 4臺并聯(lián)法 ,每次加 Glu體積 20%的洗水 ,清洗麩酸 . 第四章精制工藝 工藝流程 : 1中和 2脫色除鐵 3 K15炭柱脫色 ,4結(jié)晶濃縮 ,5干燥分離 工藝說明及論證 從發(fā)酵液中提取到的谷氨酸 ,僅僅是味精生產(chǎn)中的半成品 ,谷氨酸與適量的堿進行中和反應(yīng) ,生產(chǎn)谷氨酸鈉 ,其溶液經(jīng)過脫色 ,除鐵 ,除去部分雜質(zhì) ,最后經(jīng)過減壓 ,濃縮 ,結(jié)晶及分離 ,得到較純的 谷氨酸鈉的警惕 ,不僅酸味消失 ,而且有很強的鮮味 ,谷氨酸鈉的商業(yè)名是味精或味之素 . 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 14 頁 共 65頁 1節(jié) 工藝論證 一 . 中和 Glu+NaOH → Glu? Na+H2O 在 Glu 的中和操作中，先把谷氨酸加如入水中， 成為飽和溶解液 PH 為 ，然后加堿進行中和，溶液的 PH 逐漸升高谷氨酸的電離平衡逐漸發(fā)生移動。當絕大部分谷氨酸都變成 GA177。 的形式時，即為中和生成谷氨酸鈉的等電點。 當中和液 PH 超過 7 后，隨著 PH 的升高，溶液中 GA 離子逐漸變多，生成的谷氨酸二鈉也越多，但它是無鮮味的，因此避免此物質(zhì)的生成，同時中和液 PH值超過 7后，還會促進 L谷氨酸鈉變成 DL谷氨酸鈉的消旋反應(yīng) ，使的成品質(zhì)量下降。 谷氨酸在常溫下溶解度很小，因此中和時先底水，加熱到 65℃堿液加入在谷氨酸之后；如果先加堿后加谷氨酸，若中和溫度高會影響谷氨酸 鈉的形成，故必須嚴格控制條件。 二 . 脫色，除堿 味精中含鐵離子過量，不符和食品規(guī)定標準，味精含鐵量高時，影響成品色澤， 99%成品味精含鐵量控制在 5PPm以下。 生產(chǎn)原料原因，特別是設(shè)備腐蝕游離出較多的鐵離子，此外中和液中還含有錳，鋅等離子，一同除去。淀粉制糖，培養(yǎng)基滅菌，發(fā)酵液濃縮過程中產(chǎn)生色素，類黑素，帶入Glu使中和液色澤較深，因此需脫色處理。 硫化堿的加入要適量，不能過多或過少。一般可稍過量，加硫化堿的溫度要控制在 50℃以下，因為溶液在偏酸或高溫時有硫化氫氣體逸出，其密度比空氣大，是以引起嚴重中毒。 除鐵檢測方法： A. 取加過量的硫化鈉的中和液滴加硫化鈉溶液，若無黑色沉淀說明鐵已除凈。 B. 取加過量的硫化鈉的中和液滴加硫酸，若有黑色沉淀說明鐵已除凈。 中和除鐵液泵入板框過濾機，經(jīng)過濾除去雜質(zhì)及沉淀以達到除鐵的目的。 三 .K15碳粒脫色 經(jīng)過濾的濾液打入碳柱，進行第二次脫色，活性炭具有很大的表面積，其吸附作用分為物理和化學(xué)兩種，活性炭表面和色素分子之間范德華引力為物理吸附作用。此種吸附特點速度快，吸附量與溫度成正比，吸附熱小，容易吸附，另一種化學(xué)吸附，吸附速度慢，其速度與溫度成正比，吸附熱大，吸附 具有選擇性。 每一次脫色用粉末狀活性炭，碳粒里裝顆粒碳作最后一次脫色。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 15 頁 共 65頁 四 濃縮結(jié)晶 結(jié)晶是提取的有效方法，只有同類分子或離子才能結(jié)合成晶體。由于水合作用，溶液中溶質(zhì)以一定晶形水合體析出，商品味精帶一個結(jié)晶水，溶液到晶體生成的過程中，形成飽和溶液，晶核形成，晶體形成。 結(jié)晶原理：固體物質(zhì)溶于溶液中達到飽和，就處于一個相平衡。結(jié)晶是一個固相形成過程。不僅包括物質(zhì)分子的凝結(jié)，而且包括這些分子有規(guī)律的排列成晶格，這種排列與分子表面化學(xué)鍵力有關(guān)，即要結(jié)晶就要有表面張力作功，當溶液濃度達到一定飽和度時，使得溶質(zhì)能相互 吸引自然聚在一起形成一種微細顆粒，即晶核，晶核表面吸附溶質(zhì)分子。 本設(shè)計采用較先進完善的真空結(jié)晶工藝，為了形成飽和溶液，蒸發(fā)部分溶劑，但為了防止谷