【正文】 谷氨酸發(fā)酵開始前，首先必須配制發(fā)酵培養(yǎng)基，并對(duì)其作高溫短時(shí)滅菌處理。用于滅菌的工藝除采用連消塔 — 維持罐一噴淋冷卻系統(tǒng)外，還可采用噴射加熱器— 維持管 — 真空冷卻系統(tǒng)或薄板換熱器滅菌系統(tǒng)。但由于糖液粘度較大，流動(dòng)性差，容易將維持管堵塞，同時(shí)真空冷卻器及薄板加熱器的加工制造成本較高，因而應(yīng)用較少。 發(fā)酵設(shè)備，國(guó)內(nèi)味精廠大多采用機(jī)械攪拌通風(fēng)通用式發(fā)酵罐，罐體大小在50m3 到 200m3 之間。對(duì)于發(fā)酵過(guò)程采用人工控制，檢測(cè)儀表不能及時(shí)反映罐內(nèi)參數(shù)變化，因而發(fā)酵進(jìn)程表現(xiàn)出波動(dòng)性，產(chǎn)酸率不穩(wěn)定。 由于谷氨酸發(fā)酵為通風(fēng)發(fā)酵過(guò)程，需供給無(wú)菌空氣，所以發(fā)酵車間還有一套空氣過(guò)濾除菌及供給系統(tǒng)。首先由高空采氣塔采集高空潔凈空氣， 經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后導(dǎo)入冷凝器、油水分離器兩級(jí)處理，再送入貯氣罐，進(jìn)而經(jīng)焦炭、瓷環(huán)填充的主過(guò)濾器和纖維分過(guò)濾器除菌后，送至發(fā)酵罐使用。在北方地區(qū)由于空氣濕度小、溫度低，還可采用空氣壓縮、冷卻過(guò)濾流程，省去一級(jí)冷卻設(shè)備 ［ 4］ 。 谷氨酸的提取一般采用等電點(diǎn) — 離子交換法，國(guó)內(nèi)有些味精廠還采用等電點(diǎn)— 鋅鹽法、鹽酸水解 — 等電點(diǎn)法及離子交換膜電滲析法提取谷氨酸。但存在廢水污染大，生產(chǎn)成本高，技術(shù)難度大等問(wèn)題，應(yīng)用上受到限制 ［ 1］ 。 精制車間加工的谷氨酸產(chǎn)品為谷 氨酸單鈉，即味精。粗品經(jīng)提純、加工、包裝，得到成品。 味精中和液的脫色過(guò)程，除使用碳柱外，還可使用離子交換柱，利用離子交換樹脂的吸附色素。味精的干燥過(guò)程，國(guó)內(nèi)許多廠家還采用箱式烘房干燥，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資低，但操作條件差，生產(chǎn)效率低，不適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)的要求。也有的溶解 粗谷氨酸溶液 6 廠家使用氣流干燥技術(shù)，生產(chǎn)量大，干燥速度快，干燥時(shí)間短，但干燥過(guò)程對(duì)味精光澤和外形有影響，同時(shí)廠房建筑要求較高，這樣均不如振動(dòng)式干燥床應(yīng)用效果好 [4]。 二．發(fā)酵罐及種子罐的設(shè)計(jì)與選型 工藝技術(shù)指 標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 生產(chǎn)規(guī)模： 6 萬(wàn)噸／年 (或 12 萬(wàn)噸／年 ) 生產(chǎn)規(guī)格： 純度為 99％的味精 生產(chǎn)方法： 以工業(yè)淀粉為原料、雙酶法糖化、流加糖發(fā)酵，低溫濃縮、等電提取 生產(chǎn)天數(shù)： 300 天／年 倒罐率： ％ 發(fā)酵周期： 4042 小時(shí) 生產(chǎn)周期： 4850 小時(shí) 種子發(fā)酵周期： 810 小時(shí) 種子生產(chǎn)周期： 1216 小時(shí) 發(fā)酵醪初糖濃度： 15％ (W／ V) 流加糖濃度： 45％ (W／ V) 發(fā)酵谷氨酸產(chǎn)率： 10％ 糖酸轉(zhuǎn)化率： 56％ 淀粉糖轉(zhuǎn)化率： 98％ 谷氨酸提取收率： 92％ 味精對(duì)谷氨酸的精制收率： 112％ 原料淀粉含量： 86％ 發(fā)酵罐接種量： 10％ 發(fā)酵罐填充系數(shù)： 75％ 發(fā)酵培養(yǎng)基 (W/V)： 水解糖 15％，糖蜜 ％，玉米漿 %， MgSO4 ％，KCl ％， Na2HPO4 %，尿素 4％，消泡劑 ％ 種子培養(yǎng)基 (W/V)： 水解糖 ％，糖蜜 2％，玉米漿 l %， MgSO4 ％，K2HPO4 ％，尿素 ％，消泡劑 ％ 谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算 首先計(jì)算生產(chǎn) 1000kg 純度為 100%的味精需耗用的原輔材料及其他物料量。 （ 1）發(fā)酵液量 V1 ? ?? ?31 %110%%90%56220xx00 mV? ?????? 式中 220—— 發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度（ kg/m3） 56%—— 糖酸轉(zhuǎn)化率 90%—— 谷氨酸提取率 97%—— 除去倒灌率 %后的發(fā)酵成功率 7 110%—— 味精對(duì)谷氨酸的 精制產(chǎn)率 （ 2）發(fā)酵液配制需水解糖量 G1 以純糖算， )(1809220xx kgVG ??? （ 3）二級(jí)種液量 V2 ? ?312 %10 mVV ?? （ 4）二級(jí)種子培養(yǎng)液所需水解糖量 G2 ? ?322 mVG ?? 式中 25—— 二級(jí)種液含糖量（ kg/m3） （ 5）生產(chǎn) 1000kg 味精需水解糖總量 G 為： ? ?kgGGG 8 2 921 ??? （ 6）耗用淀粉原料量 理論上， 100kg 淀粉轉(zhuǎn)化生成葡萄糖量為 111kg，故理論上耗用的淀粉量 G淀粉 為： ? ?? ? %111%89%? ????淀粉G 式中 85%—— 淀粉原料含純淀粉量 98%—— 淀粉糖轉(zhuǎn)化率 （ 7）尿素耗用量 二級(jí)種液耗尿素量為 V3 ? ?kgVV 2 0 8 23 ?? 發(fā)酵培養(yǎng)基耗尿素為 V4 ? ?kgVV 2 840 14 ?? 故共耗尿素量為 （ 8）甘蔗糖蜜耗用量 二級(jí)種液耗用糖蜜量 V5 ? ?kgVV 25 ?? 發(fā)酵培養(yǎng)基耗糖蜜量 V6 ? ?kgVV 16 ?? 合計(jì)耗糖蜜 （ 9）氯化鉀耗量 GKCl ? ?kgVG K C l 1 ?? （ 10）磷酸氫二鉀（ K2HPO4）耗量 G3 ? ?kgVG 13 ?? 8 （ 11）硫酸鎂（ MgSO4 7H2O）用量 G4 ? ? ? ?kgVVG 214 ??? （ 12）消泡劑（泡敵）耗用量 G5 ? ?kgVVG 215 ??? （ 13）磷酸氫二鈉耗用量 G6 ? ?kgVG 16 ?? （ 14）谷氨酸（麩酸） 量 發(fā)酵液谷氨酸含量為： ? ? ? ?kgG 1010%%561 ??? 實(shí)際生產(chǎn)的谷氨酸（提取率 90%）為： ? ?kg9 0 9%901 0 1 0 ?? （ 15）玉米漿用量 217 ??? VVG 30000t/a 味精廠發(fā)酵車間的物料衡算結(jié)果 年產(chǎn) 30000 噸味精物料橫算表 物料名稱 生產(chǎn) 1t 味精（ 100%）的物料量 15000t/a 味精生產(chǎn)的物料量 每日物料量 發(fā)酵液（ m3） 310? 822 二級(jí)種液（ m3） ? 發(fā)酵水解用糖（ kg） 1809 ? ? 二級(jí)種培養(yǎng)用糖（ kg） ? 2055 水解糖總量（ kg） ? ? 淀粉 (kg) ? ? 尿素（或液氨） ? ? 糖蜜（ kg） 3101233? ? 氯化鉀（ kg） ? 987 磷酸氫二鉀（ kg） ? 9 熱量衡算 熱量衡算是根據(jù)能量守恒定律建立起來(lái) 的，熱平衡方程表示如下： Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6 （ 1）液化加熱蒸汽量 加熱蒸汽消耗量（ D），可按下式計(jì)算： D= )()12( ?????? IttCG 式中 G淀粉漿量（ kg/h） C淀粉漿比熱容（ kJ/（ kgK）） t1漿料初溫（ 20+273=293K） t2液化溫度（ 90+273=363K） I加熱蒸汽焓， 2738kJ/kg（ ，表壓） λ加 熱蒸汽凝結(jié)水的焓，在 363K 時(shí)為 377kJ/kg ① 淀粉漿量 G：根據(jù)物料衡算，日投工業(yè)淀粉 ；連續(xù)液化， （ t/h）。加水為 1： ，粉漿量為： 6820=13870（ t/h）。 ② 粉漿比熱 C 可按下式計(jì)算： C=C0 +C 水 式中 C0淀粉質(zhì)比熱容，取 （ kgK） X粉漿干物質(zhì)含量， % C 水 水的比熱容， （ kgK） C= + =（ kJ/（ kgK）） ③ 蒸汽用量 D= =963（ kg/h） （ 2）滅酶用蒸汽量 滅酶時(shí)將液化液由 90℃ 加熱至 100℃ ，在 100℃ 時(shí)的 λ 為 419kJ/kg。 D 滅 = =140（ kg/h） 要求在 20min 內(nèi)使液化液由 90℃ 升至 100℃ ，則蒸汽高峰量為： 140 =420（ kg/h） 以上兩項(xiàng)合計(jì)，平均量 963+140=1103（ kg/h）；每日用量 24=（ t/d）。 高峰量： 963+420=1383（ kg/h） 硫酸鎂（ kg） ? 362 泡敵（ kg） ? 354 磷酸氫二鈉（ kg） ? 1315 玉米漿（ kg） ? 2466 谷氨酸（ kg） ? ? 10 （ 1） 培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量 發(fā)酵罐 200m3 裝料系數(shù) ，每罐產(chǎn) 100%MSG 量： 2003%85%97%=（ t） 發(fā)酵操作時(shí)間 48h（其中發(fā)酵時(shí)間 38h），需發(fā)酵罐臺(tái)數(shù) 6 臺(tái)。 滅菌加熱過(guò)程中用 蒸汽（表壓） I=2743kJ/kg，使用板式換熱器將物料由20℃ 預(yù)熱至 75℃