【正文】 積累到 80％高度時(shí)，將料液放至助晶槽，結(jié)晶長(zhǎng)成后分離出味精，送去干燥和篩選。 谷氨酸鈉溶液經(jīng)過(guò)脫色及離子交換柱除去 Ca2+ 、 Mg2+ 、 Fe2+ 離子，即可得到高純度的谷氨酸鈉溶液。中和溫度要控制在 70℃ 以內(nèi)，溫度過(guò)高，會(huì)使谷氨酸鈉脫水，生成焦谷氨酸鈉，影響產(chǎn)品質(zhì)量與收率 [5]。堿中和時(shí)速度要緩慢，以免中和時(shí)產(chǎn)生大量的二氧化碳泡沫，造成液面升高或逸出。 pH值低，溶液中的谷氨酸濃度百分率高； pH高，溶液中的谷氨酸二鈉的濃度百分率高。 （ 2）谷氨酸單鈉的制備 二次中和（堿中和）是將上述溶液過(guò)濾得到谷氨酸結(jié)晶，加入 4060℃ 的溫水溶解，用碳酸鈉將谷氨酸溶液的 pH值調(diào)至 。該過(guò)程要先以較快的速率加酸，將 pH先調(diào)整至 ，停止加酸 ，保證晶體增長(zhǎng)。因此提取即用無(wú)機(jī)酸將發(fā)酵液的 pH值調(diào)整到等電點(diǎn) 并獲得谷氨酸的結(jié)晶。 谷氨酸的提取 及 谷氨酸單鈉的制備 該過(guò)程 由等電點(diǎn)中和與 二 次中和 兩 部分完成。 根據(jù)不同的生長(zhǎng)時(shí)期 要 改變通風(fēng)量，其中在對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期，由于菌體生存于發(fā)酵液中，發(fā)酵液中的溶解氧 (D0 值 )對(duì)菌體極為重要。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。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。經(jīng)過(guò)大約 34 小時(shí)的培養(yǎng)，當(dāng)產(chǎn)酸、殘?zhí)恰⒐饷芏鹊戎笜?biāo)均達(dá)到一定要求時(shí) 即可放罐 [5]。每個(gè)時(shí)期對(duì)培養(yǎng)液濃度、溫度、 pH 值及供風(fēng)量都有不同的要求。培養(yǎng)液中的反應(yīng)物透過(guò)細(xì)胞壁和細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)， 反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為谷氨酸產(chǎn)物。 消毒后的谷氨酸培養(yǎng)液在流量監(jiān)控下進(jìn)入谷氨酸發(fā)酵罐，經(jīng)過(guò)罐內(nèi)冷卻蛇管將溫度冷卻至 32℃ ， 接 入菌種， 添加 氯化鉀、硫酸錳、消泡劑及維生素等，通入 無(wú)菌 空氣，菌種 經(jīng)一段時(shí)間適應(yīng)后，發(fā)酵過(guò)程即開始緩慢進(jìn)行。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)。 在生產(chǎn)之前，技術(shù)人員經(jīng)過(guò)挑選將發(fā)酵菌 種從保藏菌種中取出， 從試管斜面出發(fā)， 經(jīng)活化培養(yǎng)，搖瓶培養(yǎng)，擴(kuò)大至一級(jí)乃至二級(jí)種子罐培養(yǎng)，最終向發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的健壯的生產(chǎn) 菌種 。 種子擴(kuò)大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵 （ 1） 種子擴(kuò)大培養(yǎng) 在生物化工中菌種的優(yōu)良 與否 直接影響到發(fā)酵產(chǎn)物的質(zhì)量和產(chǎn)量，所以 有專門的菌種培養(yǎng)和保藏設(shè)備，在微生物學(xué)上利用自然選育來(lái)防止菌種退化。糖化結(jié)束后，將糖化罐加熱至 8085℃ ，滅酶 30min。 糖化階段： 一定溫度下液化后的糊精及低聚糖在糖化罐內(nèi) 將 進(jìn)一步水解為葡萄糖。經(jīng)板式換熱器冷卻到 70℃ 以下，進(jìn)入糖化罐。液化使用噴射液化器，工作蒸汽壓 ，溫度維持在 90℃ ，液化時(shí)間 60min，碘色反應(yīng)呈棕色即可。 淀粉水解為葡 萄糖 先要 進(jìn)入 液化階段， 然后再 與 糖化酶 作用進(jìn)入糖化階段。 本次設(shè)計(jì)原料為 淀粉， 將原料粉碎到 的顆粒后 才能進(jìn)行糖化發(fā)酵，目的是為了增加原料接觸面積。 13 味精 生產(chǎn) 工藝流程 圖 圖 31 味精生產(chǎn)總工藝流程圖 Fig. 31. The flow diagram of Monosodium glutamate production process 菌種 斜面培養(yǎng) 搖瓶擴(kuò)大培養(yǎng) 種子罐擴(kuò)大培養(yǎng) 原料 預(yù)處理 水解 過(guò)濾 淀粉水解糖 配料 發(fā)酵 空氣 空氣壓縮機(jī) 冷卻 氣液分離 過(guò)濾除菌 等電點(diǎn)調(diào)節(jié) 沉淀 離心 粗谷氨酸 溶解 中和制味精 母液 細(xì)谷氨酸 除鐵 過(guò)濾 脫色 濃縮結(jié)晶 離心 小結(jié)晶 干燥 拌鹽粉碎 粉狀味精 大結(jié)晶 干燥 過(guò)濾 成品味精 14 味精生產(chǎn)工藝 原料預(yù)處理及 淀粉水解糖制備 （ 1） 原料 預(yù)處理 此工藝操作的目的在于初步破壞原料結(jié)構(gòu)，以便提高原料的利用率，同時(shí)去除固體雜質(zhì)，防止機(jī)器磨損。另外，為保障生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)蒸汽的需求， 設(shè)置鍋爐房 ，利 用鍋爐燃燒產(chǎn)生蒸汽 ，并通過(guò)供氣管路輸送到各個(gè)生產(chǎn)需求部位。 12 第三章 味精生產(chǎn)工藝 味精生產(chǎn)全過(guò)程可劃分為四個(gè)工藝階段 ： (1)原料的預(yù)處理及淀粉水解糖的制備 ； (2)種子擴(kuò)大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵 ； (3)谷氨酸的提取及谷氨酸單鈉的制備 ； (4)味精 精制 。 生產(chǎn)成本主要取決于以下 4個(gè)方面：①地區(qū)優(yōu)勢(shì)（包括原材料、動(dòng)力價(jià)格和地方政策等）；②技術(shù)水平和管理水平；③規(guī)模效益（在生產(chǎn)規(guī)模較小時(shí)，如年產(chǎn)量 2萬(wàn)噸以下，增加產(chǎn)量，明顯降低成本，但產(chǎn)量較大時(shí)，影響不大）；④運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用（取決于設(shè)備設(shè)計(jì)、設(shè)備配套和技術(shù)管理等）。 11 生產(chǎn)規(guī)模 味精廠的生產(chǎn)規(guī)模主要由市場(chǎng)決定 ，其次是建廠的交通、運(yùn)輸、水、電、原料供應(yīng)、污水處理等， 而市場(chǎng)占有率是由品牌和生產(chǎn)成本決定，主要是后者。 降水：年平均降水量 ㎜，水利條件較好。全年無(wú)霜期平均約 197 天。在此建廠能方便原輔料的運(yùn)輸，降低運(yùn)輸成本。該市空地充足，適合建廠。位于汾河與澮河 交匯處，東臨曲沃，西接新絳，南連聞喜，北靠襄汾。 廠址選擇 選擇山西省侯馬市。 ④對(duì)治理污染有良好條件 。 ②水源充足 (經(jīng)鉆井試驗(yàn) )，水質(zhì)好，有通暢的排水渠道。 （ 3） 本設(shè)計(jì)為今后的發(fā)展留有一定的空間。 設(shè)計(jì)范圍 （ 1） 原料粉碎、液化、糖化、擴(kuò)培、發(fā)酵、 提取、精制、污水處理。 （ 2） 盡量 在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)資源的全面綜合利用，可以大幅度降低能量消耗。 因此，本 畢業(yè) 設(shè)計(jì)是非常有必要的。工藝是要不斷創(chuàng)新 、 不斷尋求更高效合理的生產(chǎn)途徑及更環(huán)保的生產(chǎn)方法的，而 原有味精生產(chǎn)工藝 在 某些方面不夠理想 ，因此 在這里加以改進(jìn)，并 在 原有味精生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上開發(fā)結(jié)合新工藝、新技術(shù)，使味精的生產(chǎn) 在某些方面達(dá)到一個(gè)突破，使整個(gè)流程更 加 完善。專家 預(yù)測(cè) ，味精 年產(chǎn)量將 保持8%10%左右 的增速 。市場(chǎng)需求量大，已成為家家戶戶菜肴之必備輔助食品。 (4)谷氨酸在體內(nèi)能夠形成 氨基丁酸，它是一種神經(jīng)遞質(zhì)，幫助神經(jīng)的傳導(dǎo) 。該化合物是一種很有效的抗氧化劑，對(duì)于延續(xù)衰老，促進(jìn)疾病恢復(fù)均有好處。 (2)谷氨酸與血液中的氨形成無(wú)毒的谷氨酰氨，使血液中氨的濃度下降，減少氨中毒的危險(xiǎn)性。 其次，味精經(jīng)口食入后，很快在消化道被分解為谷氨酸進(jìn) 入血液輸送到肌體各部，參與各種生理必須的蛋白質(zhì)的合成，谷 氨酸是自然界存在的二十種氨基酸之一，是組成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)。 化學(xué)名： L谷氨酸單鈉 一 水化物 (簡(jiǎn)稱 MSG) 或 2氨基戊二酸單鈉 水化物，結(jié)構(gòu) 8 式： HOOCCH2CH2CHCOONa 純的味精外觀為一種白色晶體狀粉末。 味精的性質(zhì)與組成 味精的 主要成分為谷氨酸鈉 ， 具有旋光性 ，有 D型和 L型 兩種光學(xué)異構(gòu)體。西紅柿、發(fā)酵的大豆制品、酵母提取物、某些尖奶酪以及發(fā)酵或水解蛋白質(zhì)產(chǎn)品（如醬油或豆醬）所能帶來(lái)的調(diào)味作用中，部分歸功于谷氨酸的存在。 它主要以絡(luò)合狀態(tài)存在于富含蛋白質(zhì)的食物中，如蘑菇、海帶、西 紅柿、堅(jiān)果、豆類、肉類 以及大多數(shù)奶制品。技術(shù)水平和裝備水平的不斷提高， 大大縮短與國(guó)外先進(jìn)水平的差距。隨著酶制劑的應(yīng)用和生產(chǎn)工藝及裝備的改進(jìn)，技術(shù)水平不斷提高， 進(jìn)一步推動(dòng)了味精生產(chǎn)的快速發(fā)展。它不僅改變了落后的酸水解工藝，而且為節(jié)約寶貴的蛋白質(zhì)資源和糧食深 加工提高 農(nóng)產(chǎn)品附加值作出了積極的貢獻(xiàn)。 1966年以后全國(guó)味精廠相繼全面推廣。 我國(guó)在此影響下， 也于 1958年組織有關(guān)科研單位、大專院校、企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)，選 育菌種，于 1964年選育出優(yōu)良的黃色短桿菌。 這一方面是由于生產(chǎn)工藝落后，技術(shù)水平低；另一方面，與當(dāng)時(shí)人民的生活水平還比較 低 、 餐 飲業(yè)不旺盛也有關(guān)系。 味精的發(fā)展 20世紀(jì)初， 日本東京帝國(guó)大學(xué)的研究員池田菊苗 從海帶湯中分離出了谷氨酸鈉分子，最初的味精誕生了。所以要適當(dāng)?shù)厥褂煤痛娣拧? 味精易溶于水 ，具有吸濕性， 味道 及其 鮮美，溶于 3000 倍的水中仍具有鮮味 ， 它是既能 增加人們的食欲，又能提供一定營(yíng)養(yǎng)的家常調(diào)味品。 早期味精是由酸法水解蛋白質(zhì)進(jìn)行制造的，自從 1956 年日本協(xié)和發(fā)酵公司用發(fā)酵法生產(chǎn)以后，發(fā)酵法生產(chǎn)迅速發(fā)展，目前世界各國(guó)均以此法進(jìn)行生產(chǎn)。 treatment of wastewater 3 目 錄 摘 要 .......................................................................................................................................... 1 ABSTRACT ............................................................................................................................... 2 第一章 綜述 .............................................................................................................................. 6 味精的發(fā)展 ...................................................................................................................... 6 味精的來(lái)源 ...................................................................................................................... 7 味精的性質(zhì)與組成 .......................................................................................................... 7 味精的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 .............................................................................................................. 8 本課題的研究意義、設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想及設(shè)計(jì)范圍 .......................................................... 8 本課題的研究意義 ................................................................................................... 8 設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想 ........................................................................................................... 9 設(shè)計(jì)范圍 ................................................................................................................... 9 第二章 工廠概況 .................................................................................................................. 10 廠址選擇 ........................................................................................................................ 10 選廠原則 ................................................................................................................. 10 廠址選擇 .....................................................................