畢業(yè)論文-年產(chǎn)12萬噸谷氨酸鈉車間發(fā)酵工段工藝設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-10 01:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 3。 22 廢碳渣數(shù)量 22 用水量 22 物料衡算匯總 23 精制（結(jié)晶）工段物料衡算 23 中和脫色液數(shù)量 23 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 產(chǎn) MSG 量 23 產(chǎn)母液量 23 蒸發(fā)結(jié)晶過程加水 24 MSG 分離調(diào)水洗水量 24 結(jié)晶過程蒸發(fā)水分 24 物料衡算匯總 24 第三章 熱量衡算 25 連續(xù)滅菌、發(fā)酵工段熱量衡算 25 培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量 25 培養(yǎng)液冷卻用水量 26 發(fā)酵罐空罐滅菌蒸汽用量 26 發(fā)酵過程產(chǎn)生的熱量及冷卻用水量 28 第四章 設(shè)備選型 29 發(fā)酵罐 29 種子罐 39 空氣分過濾器 46 味精廠發(fā)酵車間設(shè)備一覽表 47 參考文獻 48 致 謝 49 第一章 文獻綜述 1 第一章 文獻綜述 谷氨酸概述 谷氨酸 一種 酸性氨基酸 。化學(xué)名稱為 α氨基戊二酸。谷氨酸是里索遜1856 年發(fā)現(xiàn)的，為無色晶體，有鮮味，微溶于水，而溶于鹽酸溶液，等電點 。大量存在于谷類蛋白質(zhì)中，動物腦中含量也較多。谷氨酸是生物機體內(nèi)氮代謝的基本氨基酸之一，在代謝上具有重要意義。 其結(jié)構(gòu)式如圖11 所示 [1]。 圖 11 谷氨酸鈉結(jié)構(gòu)式 L谷氨酸是蛋白質(zhì)的主要構(gòu)成成分，谷氨酸鹽在自然界普遍存在的。它即是蛋白質(zhì)或肽的結(jié)構(gòu)氨基酸之一，又 是 游離氨基酸 ， L 型氨基酸美味較濃。 L谷氨酸又名 “ 麩酸 ” 或?qū)懽?“ 夫酸 ” ，發(fā)酵制造 L谷氨酸是以糖質(zhì)為原料經(jīng)微生物發(fā)酵，采用 “ 等電點提取 ” 加上 “ 離子交換樹脂 ” 分離的方法而制得。 谷氨酸理化性質(zhì) 物理性質(zhì) ㈠ 谷氨酸的立體異構(gòu)體 ⑴ 谷氨酸分為 L 型、 D 型、 DL 型三種。 ⑵ 谷氨酸具有一般氨基酸的性質(zhì)，其分子具有不對稱的碳原子，所以有旋光性。它的氨基在不對稱 碳原子右方的稱為 D 型（或右型），在不對稱碳原子左方的稱為 L 型（或左型），在化學(xué)命名中以前左旋用“ l”表示，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 2 右旋用“ d”表示，消旋體用“ dl”表示。現(xiàn)在化學(xué)才統(tǒng)一用 D 型、 L 型和DL 型表示光學(xué)異構(gòu)體，而左旋和右旋則用（ ）與（ +）表示。 ⑶ 在動植物和微生物等生物機體中天然存在的，都是 L 型谷氨酸， L谷氨酸是味精的前體。 化學(xué)性質(zhì) ⑴ 谷氨酸可以與酸發(fā)生反應(yīng) ⑵ 谷氨酸可以與堿發(fā)生反應(yīng) ①谷氨酸與氫氧化鈉反應(yīng)生成谷氨酸單鈉和水 ②谷氨酸與碳酸鈉反應(yīng)生成氨酸單鈉和水，放出二氧化碳 ⑶ 加熱 谷氨酸長期 加熱，經(jīng)脫水后生成焦谷氨酸（無鮮味） ⑷ 谷氨酸與亞硝酸作用 谷氨酸與亞硝酸反應(yīng)生成羥基酸，釋放出氮氣 ⑸ 谷氨酸在氨的存在下，通過谷氨酰胺合成酶的催化能生成谷氨酰胺 ⑹ 甲醛反應(yīng) 氨基酸與甲醛發(fā)生反應(yīng)后，堿性的氨基被遮蓋，用標準 NaOH溶液滴定羧基 谷氨酸的生物合成途徑 ⑴ 谷氨酸合成方式 許多研究者利用不同的谷氨酸產(chǎn)生菌對其合成方式和途徑進行了研究。這些研究表明，谷氨酸產(chǎn)生菌菌 體內(nèi)形成谷氨酸的方式主要有兩種，即氨基酸的轉(zhuǎn)移作用和還原性氨基化作用。 ① 氨基轉(zhuǎn)移作用 在氨基轉(zhuǎn)移酶的催化下，除甘氨酸以外，任何氨基酸都可以與 α— 酮戊二酸變成谷氨酸。同樣谷氨酸與其他 α— 酮酸之間在轉(zhuǎn)氨酶的催化下，也能生成 α— 酮戊二酸和新的氨基酸。 ② 還原性氨基化作用 在 NH+和供氫體（還原型輔酶 Ⅱ ，即 NADPH2)存在的條件下， α— 酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶的催化下形成谷氨酸。 ⑵ 谷氨酸合成途徑 第一章 文獻綜述 3 谷氨酸生物合成途徑主要有糖酵解途徑（ EMP 途徑）、磷酸己糖途徑（ HMP 途徑）、三羧酸循環(huán)（ TCA)、乙醛酸循環(huán) 體、二氧化碳固定和還原氨基化反應(yīng)等。生成谷氨酸的有關(guān)酶類主要有蘋果酸酶、丙酮酸羧化酶、異檸檬酸脫氫酶、異檸檬酸裂解酶、酮戊二酸脫氫酶、谷氨酸脫氫酶等。 發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸 谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)全過程可劃分為三個工藝階段 :(1)原料的預(yù)處理及糖化 。(2)種子擴大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵 。(3)谷氨酸的提取 與這三個工藝階段相對應(yīng)的生產(chǎn)廠家一般都設(shè)置了糖化車間、發(fā)酵車間、提取車間等作為主要生產(chǎn)車間。另外，為保障生產(chǎn)過程中對蒸汽的需求，同時還設(shè)置了動力車間，利用鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽，并通過供氣管路輸送到各個生產(chǎn)需求部位。為 保障全廠生產(chǎn)用水，還要設(shè)置供水站。所供的水經(jīng)消毒、過濾系統(tǒng)處理，通過供水管路輸送到各個生產(chǎn)需求部位。 谷氨酸發(fā)酵原理 谷氨酸的生物合成包括酵解途徑（ EMP）、磷酸乙糖途徑（ HMP 途徑）、三羧酸（ TCA 途徑）、乙醛羧酸循環(huán)、伍德 — 沃克曼反應(yīng)（ CO2 的固定反應(yīng)等）。 谷氨酸產(chǎn)生菌的 α酮戊二酸氧化能力微弱，尤其在生物素缺乏條件下，三羧酸循環(huán)到達 α酮戊二酸時，即受到阻擋。有氨離子存在時， α酮戊二酸因谷氨酸脫氫酶的催化作用，經(jīng)還原氨基化反應(yīng)會生成谷氨酸。 谷氨酸的生物合成中必須有谷氨酸脫氫酶和異檸檬 酸脫氫酶的共軛反應(yīng)。在氨離子存在時，兩者非常密切的偶連起來，形成強的氧化還原共軛系，不與 NADPH2 的末端的氧化系相連接，是 α酮戊二酸還原氨基化生成谷氨酸。谷氨酸生產(chǎn)菌需要氧化型 NADP，以供異檸檬酸氧化作用。生成的還原型 NADPH2 又因為 α酮戊二酸的還原氨基化而在生為 NADP。由于谷氨酸產(chǎn)生菌的谷氨酸脫氫酶比其他微生物強大得多，所以由三羧酸循環(huán)所得的檸檬酸的氧化中間產(chǎn)物，不再繼續(xù)往下氧化，而以谷氨酸的形式積累起來。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 4 谷氨酸發(fā)酵工藝 發(fā)酵培養(yǎng)基 谷氨酸發(fā)酵的培養(yǎng)基主要成分有碳 源、氮源、生長因子和無機鹽等。 ⑴ 碳源 大多數(shù)谷氨酸生產(chǎn)菌可以利用葡萄糖、蔗糖、果糖等，極少數(shù)可以直接利用淀粉。除這些外還可以利用醋酸、酒精、石蠟油等為碳源生產(chǎn)谷氨酸。由葡萄糖生成谷氨酸的總反應(yīng)式如下 : C2H12O6+NH3+1/2O2→ C5H9NO4+CO2+3H2O ⑵ 氮源 谷氨酸產(chǎn)生菌細胞中的蛋白、核酸、磷脂、某些輔酶及其他主要產(chǎn)物（谷氨酸）等均為含氮化合物，為了合成這些化合物，在培養(yǎng)基中必須添加氮源物質(zhì)。通常工業(yè)發(fā)酵所用培養(yǎng)基碳和氮的比值（ C/N）為 100/（ ），而谷氨酸發(fā)酵所要求的 C/N 為 100/（ 2030）。實際生產(chǎn)中，一般用尿素或氨水作為氮源 ⑶ 無機鹽
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