【正文】 率高，轉(zhuǎn)化率達(dá) 45℅以上。 耐高溫，前期控制在 3234℃ ，中后期可控制在 3638℃ 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 8 頁(yè) 共 63頁(yè) 脲酶活力強(qiáng)，一般初尿?yàn)?℅ 。 發(fā)酵周期短，對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求粗放。 生物素用量低 第三節(jié) 菌種的擴(kuò)大培養(yǎng) 國(guó)內(nèi)谷氨酸發(fā)酵 種子擴(kuò)大培養(yǎng)普通采用二級(jí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)的流程：斜面培養(yǎng) —— 一級(jí)培養(yǎng) —— 二級(jí)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(wú)雜菌繁殖。 （ 3） 經(jīng)分離后，并活化至第三代的斜面菌種，在無(wú)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(jí)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(shí)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(jì)采用亞適量生物素流加糖發(fā)酵工藝 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 9 頁(yè) 共 63頁(yè) 第 8 節(jié) 工藝控制 一、 微生物發(fā)酵動(dòng)力學(xué) 分批培養(yǎng)：是一種非恒態(tài)的培養(yǎng)法。 補(bǔ)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(guò)度培養(yǎng)方式，間歇或連續(xù)地補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法。 優(yōu)點(diǎn)：（ 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(zhǎng)量，提高有用產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率。 連續(xù)培養(yǎng) 本設(shè)計(jì)選用補(bǔ)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(zhǎng)，無(wú)度空話子在 3234℃ ， PH 值前期 ， 8h 后提高到，放罐時(shí)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(bǔ)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(wú)菌室 接種前，先把接種瓶皿，吸管等用 75℅ 酒精滅菌，打開(kāi)紫外燈消毒2030min。 操作前必須先洗手，換上無(wú)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(dòng)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(dòng)作迅速，時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。 進(jìn)入無(wú)菌室前后，打開(kāi)紫外燈消毒 2030min。 室內(nèi)無(wú)菌空氣檢查，每周一次，方法采取在接種操作的同時(shí)打開(kāi)平板 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 10 頁(yè) 共 63頁(yè) 10min，經(jīng) 37℃ 無(wú)菌培養(yǎng) 24h，菌落不超過(guò) 2 個(gè)。 影響因素 1） 溫度：開(kāi)始溫度 3334℃ ，不超過(guò) 35h，并超過(guò) △OD ，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(shí)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(kāi)始時(shí)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(jìn)行控制，加入量與時(shí)間以產(chǎn)生泡沫量為依據(jù)。 7） 糖耗控制：谷氨酸發(fā)酵過(guò)程中前期糖耗不宜過(guò)快，進(jìn)入產(chǎn)酸期后，其他因素控制能跟的上，轉(zhuǎn)化率達(dá)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(guò)濾除菌 靜電除塵 現(xiàn)介紹介質(zhì)過(guò)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(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)成分和養(yǎng)分，嚴(yán)重干擾生產(chǎn)菌的生長(zhǎng)繁殖和產(chǎn)物生成。 （三） 發(fā)酵中期染菌：將嚴(yán)重干擾生產(chǎn)菌的代謝，影響產(chǎn)物的生成 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 11 頁(yè) 共 63頁(yè) （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(guò)程中受污染 菌種在培養(yǎng)過(guò)程或保藏過(guò)程中受污染 無(wú)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(wèn)題。 （二） 解決方法： 種子培養(yǎng)期染菌：棄去，并對(duì)種子罐，管通進(jìn)行檢查和徹底滅菌。 發(fā)酵前期染菌：應(yīng)迅速重新滅菌，補(bǔ)充必要的營(yíng)養(yǎng)成分，重新接種進(jìn)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(guò)程中產(chǎn)生的 Hcl、 H2S、 NHHOHO、 H2SO4 等氣體通過(guò)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(duì)于泄露的少量廢氣通過(guò)機(jī)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(jī)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(jī)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(dāng)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(diǎn)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(diǎn)法 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 12 頁(yè) 共 63頁(yè) 將發(fā)酵液和硫酸調(diào) PH值到 Glu的等電點(diǎn) ,使其析出其收率可達(dá) 50%80%,一般有常溫等電法 ,低溫等電法及濃縮等電法 . 其特點(diǎn) 。工藝簡(jiǎn)單 ,操作方便 ,設(shè)備簡(jiǎn)單 ,環(huán)境污染不大 ,利于三廢處理 . 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(shù)脂對(duì)這些離子的吸附能力 的差別 ,采用不同樹(shù)脂進(jìn)行選擇性吸附 ,再用洗脫劑洗脫以達(dá)到收縮的目的 . 其特點(diǎn) :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(shí) ,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(diǎn) :工藝簡(jiǎn)單 ,操作方法提取收率穩(wěn)定 ,但對(duì)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?cè)偌訅A中只至等電點(diǎn) ,使其析出 特點(diǎn) :此工藝收率高 ,但流程長(zhǎng)而復(fù)雜 ,堿酸耗量大 ,設(shè)備要求勞動(dòng)強(qiáng)度大 . 5滲透膜分離法 根據(jù)滲透膜對(duì)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(jī)劑中溶解度小 ,可在除菌的 Glu 中加某種有機(jī)劑而提純 Glu 但此法對(duì)有機(jī)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(shí)際 ,現(xiàn)選用一次等電點(diǎn) ,離子交換 ,全母回流洗脫工藝 .本工藝操作簡(jiǎn)單 ,設(shè)備要求不高 .提取收率高 ,對(duì)環(huán)境污染小優(yōu)點(diǎn) ,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 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 13 頁(yè) 共 63頁(yè) 1除菌體 采用碟片式離心機(jī) ,處理量為每臺(tái) 15Mamp。sup3。/h,4 臺(tái)一組 ,洗水量 4Mamp。sup3。/h,菌體分離濃度 50%. 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 后 ,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(zhǔn)備上柱 . 4上柱 上柱量 10mamp。sup3。/h, mamp。sup3。/h. 5水洗 用 4560℃水正洗樹(shù)脂可除去部分雜質(zhì)和升高樹(shù)脂溫度 . 6反沖 用等電母液從下部反沖樹(shù)脂使樹(shù)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(shí) 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(chǔ)罐 ,以備下次重新上柱 . 高流 :調(diào) PHWEI 以供下次等電液調(diào)酸使用 . 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(jī) 離心機(jī)處理量 810mamp。sup3。/h,采用 4臺(tái)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(shuō)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(jìn)行中和 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 14 頁(yè) 共 63頁(yè) 反應(yīng) ,生產(chǎn)谷氨酸鈉 ,其溶液經(jīng)過(guò)脫色 ,除鐵 ,除去部分雜質(zhì) ,最后經(jīng)過(guò)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(qiáng)的鮮味 ,谷氨酸鈉的商業(yè)名是味精或味之素 . 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(jìn)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(dòng)。當(dāng)絕大部分谷氨酸都變成 GA177。 的形式時(shí)，即為中和生成谷氨酸鈉的等電點(diǎn)。 當(dāng)中和液 PH 超過(guò) 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(wú)鮮味的，因此避免此物質(zhì)的生成，同時(shí)中和液 PH值超過(guò) 7 后，還會(huì)促進(jìn) 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(shí)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(huì)影響谷氨酸鈉的形成，故必須嚴(yán)格控制條件。 二 . 脫色，除堿 味精中含鐵離子過(guò)量，不符和食品規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，味精含鐵量高時(shí)，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(guò)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(guò)多或過(guò)少。一般可稍過(guò)量，加硫化堿的溫度要控制在 50℃以下 ，因?yàn)槿芤涸谄峄蚋邷貢r(shí)有硫化氫氣體逸出，其密度比空氣大，是以引起嚴(yán)重中毒。 除鐵檢測(cè)方法： A. 取加過(guò)量的硫化鈉的中和液滴加硫化鈉溶液，若無(wú)黑色沉淀說(shuō)明鐵已除凈。 B. 取加過(guò)量的硫化鈉的中和液滴加硫酸，若有黑色沉淀說(shuō)明鐵已除凈。 中和除鐵液泵入板框過(guò)濾機(jī)，經(jīng)過(guò)濾除去雜質(zhì)及沉淀以達(dá)到除鐵的目的。 三 .K15 碳粒脫色 經(jīng)過(guò)濾的濾液打入碳柱，進(jìn)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 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 15 頁(yè) 共 63頁(yè) 點(diǎn)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。 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(gè)結(jié)晶水，溶液到晶體生成的過(guò)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(dá)到飽和，就處于一個(gè)相平衡。結(jié)晶是一個(gè)固相形成過(guò)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