【正文】 排出廢液量 廢液中含 ，相對密度 （ ） /%= kg = kg 配洗脫液用水量 +（ ++） = kg 第二章 物料衡算 21 物料衡算匯總 表 27 離交工序物料衡算匯總表 進(jìn)入系統(tǒng) 離開系統(tǒng) 項(xiàng)目 1t 商品淀粉及相應(yīng)物料 / kg 每天進(jìn)入系統(tǒng)的物料 項(xiàng)目 1t 商品淀粉及相應(yīng)物料 / kg 每天離開系統(tǒng)的物料 /（ t / d） 母液 高流 %硫酸 廢液 99%液氨 洗脫液用水 累計(jì) 中和脫色工段物料衡算 圖 24 中和脫色工序物料衡算圖 谷氨酸數(shù)量 100%Glu 量： ， 90%Glu 量： 。其中調(diào) pH 用酸占 66%，即： 66%= kg 母液數(shù)量 由前面計(jì)算結(jié)果可知母液量為 。 第二章 物料衡算 17 表 25 發(fā)酵工段物料衡算匯總表 中和等電工段物料衡算 圖 22 中和等電工序物料衡算圖 進(jìn)入系統(tǒng) 離開系統(tǒng) 項(xiàng)目 1t 工業(yè)淀粉之匹配物料 /kg 每天進(jìn)入系統(tǒng)的物料 /（ t/d） 項(xiàng)目 1t 工業(yè)淀粉之匹配物料 /kg 每天離開系統(tǒng)的物料 /（ t/d） 30%糖液 1657 發(fā)酵液 60g/L 濃糖漿 897 尾氣帶水 37 玉米漿 損失 13 糖蜜 無機(jī)鹽等 配料水 829 滅菌進(jìn)入蒸汽及補(bǔ)水 種液 反應(yīng)水 液氨 消泡劑 空消蒸汽 累計(jì) 3067 3067 發(fā)酵液 高流 水 90%Glu 母液 中和等電工段 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì)說明書 18 發(fā)酵液數(shù)量 由前面的計(jì)算結(jié)果可知發(fā)酵液數(shù)量為 ； 高流量 為發(fā)酵液的 45%，即： 45%= kg 硫酸用量 %硫酸用量 為純谷氨酸量的 90%，即： 90%= kg 等電液數(shù)量 += kg 谷氨酸產(chǎn)量 （ 1）分離前 Glu 量 100%Glu 量： %= kg （ 2）分離后 Glu 量 100%Glu 量： %= kg 90%Glu 量： 加水量 查手冊可知： 479kg。 發(fā)酵終止時的質(zhì)量 1t 商品淀粉，發(fā)酵終止時： 1657+897+22+829++++++= kg （ 30%糖） +（補(bǔ)濃糖） +（營養(yǎng)物） +（配料水） +（滅菌水） +（種子） +（反應(yīng) 生成水） +（液氨） +（消泡劑） +（空消蒸汽） （尾氣帶水） （損失） =（終止數(shù)量） 式中 —— 控消時耗用的蒸汽量 V=247。 = L 式中 —— 99%液氨在 35℃的相對密度 加消泡劑量 加 消泡劑量 %（ W/V） ，則： % = kg 發(fā)酵生化反應(yīng)過程所產(chǎn)生的水分 1t 商品淀粉在發(fā)酵液中所產(chǎn)生的 100%谷氨酸量： 937? %? 98%= kg 生成 1mol 谷氨酸產(chǎn) 3molH2O；生成 1mol 菌體產(chǎn) 7molH2O。 表 24 發(fā)酵配料所用物質(zhì)的比例 名稱 質(zhì)量（ t） 質(zhì)量（ kg） 玉米漿 （ CSL） 糖蜜 MgSO4?7H2O KCL Na2HPO4?12H2O 其他（生物素等） 總計(jì) 22kg 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì)說明書 14 配料用水 初始配料時培養(yǎng)基含糖量不低于 20%，向 30%的糖液中加水量為： 1657 (30%/20%1)=829 kg 接種量 發(fā)酵初定容 3823L，種量為 10%，即 。 糖液產(chǎn)量 3125 .6kg%30 %% ???? 30%的糖液相對密度為 ，相當(dāng)于： 30%=34g/dL 則體積： V=247。 1000kg 干淀粉加酶量： 1010001000 ???? 液化酶質(zhì)量約為 。 330= t/d 考慮到生產(chǎn)過程中存在物料損失等客觀因素，故取日產(chǎn)味精（ 100%）。 第二章 物料衡算 7 ? ? ?? WDF第二章 物料衡算 生產(chǎn)要求 120kt/a 谷氨酸鈉車間發(fā)酵工段物料衡算 總物料平衡的計(jì)算 物料衡算是根據(jù)質(zhì)量守衡定律而建立起來的。 2. 谷氨酸分離 停止攪拌后，靜置分離 4h，關(guān)閉冷卻水，放出上清液，除去谷氨酸沉淀表層菌體及細(xì)麩酸（放入另一缸中回收利用）。目前我國大多數(shù)采用等電點(diǎn)法提取谷氨酸。中糖（ 14%）發(fā)酵為 45h. 谷氨酸的提取 發(fā)酵完成后，發(fā) 酵液中會積累大量的谷氨酸，將谷氨酸從發(fā)酵液中分離出來的過程，稱為谷氨酸的提取。 （ 5） 不同谷氨酸產(chǎn)生菌對糖濃度的要求不同，其發(fā)酵時間也有所差異。包括采用靶式消泡器或離心式、刮板式、蝶形等消泡器。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 消泡的方法有兩種。因?yàn)槲⑸锖粑荒芾萌芙庥谂囵B(yǎng)基中的氧氣，而空氣進(jìn)入發(fā)酵罐后，其氧分子并不是全部被發(fā)酵液吸收，所以在討論通氣量時，必須考慮氧的溶解系數(shù)， ,在通氣攪拌條件相同時， Kd 值大即表示設(shè)備通氣效果好，反之則差。只有在供氧適當(dāng)時還原性輔酶 Ⅱ 大部分不經(jīng)呼吸鏈被氧化成水，在充足的 NH+條件下，才有利于谷氨酸脫氫酶的催化，還原氨基化反應(yīng)，大量形成并積累谷氨酸。通風(fēng)量小，供氧不 足時，進(jìn)行不完全氧化。發(fā)酵前期通?？刂苝H 在 左右。 ⑵ 發(fā)酵液 PH 值的變化是微生物代謝過程的標(biāo)志。而控制這些合成反應(yīng)的最適溫度為 3032℃；在發(fā)酵中后期，是谷氨酸大量積累階段，而催化 谷氨酸合成的谷氨酸脫氫酶的最適溫度為 3236℃，故在發(fā)酵中后期應(yīng)適當(dāng)提高罐溫，以利谷氨酸形成和積累。谷氨酸發(fā)酵分前期和后期兩個階段。 ⑴ 在發(fā)酵中谷氨酸產(chǎn)生菌的生長繁殖與谷氨酸合成都是在酶的催化下進(jìn)行的。要獲得谷氨酸發(fā)酵的產(chǎn)品率，除了選用優(yōu)良菌種外。培養(yǎng)基滅菌后冷卻至 30℃左右，即可接入種子進(jìn)行發(fā)酵。 培養(yǎng)基滅菌 谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基一般采用淀粉水解糖為主要碳源，實(shí)罐滅菌條件是105110℃保溫 6min。除生物素外，谷氨酸產(chǎn)生菌還需要維生素 B1(硫胺素 )等。 ⑷ 生長因子 凡是微生物生長不可缺少，而其自身又不能合成的微量有機(jī)物質(zhì)都稱為生長因子。在谷氨酸發(fā)酵中，常應(yīng)用 K+、 Mg2+、 Fe3+、 Mn2+等陽離子和 PO4 SO4 Cl等陽離子作為無機(jī)鹽。實(shí)際生產(chǎn)中，一般用尿素或氨水作為氮源 ⑶ 無機(jī)鹽 它們是構(gòu)成細(xì)胞和調(diào)節(jié)菌體生命活動的營養(yǎng)物質(zhì)。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(xì)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)。 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。由于谷氨酸產(chǎn)生菌的谷氨酸脫氫酶比其他微生物強(qiáng) 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。谷氨酸生產(chǎn)菌需要氧化型 NADP，以供異檸檬酸氧化作用。 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)。 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(dá) α酮戊二酸時，即受到阻擋。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。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。(2)種子擴(kuò)大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵 。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。 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。 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。 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?dú)? 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(biāo)準(zhǔn) 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(jìn)行了研究。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。 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。 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(diǎn)提取 ” 加上 “ 離子交換樹脂 ” 分離的方法而制得。 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。谷氨酸是生物機(jī)體內(nèi)氮代謝的基本氨基酸之一，在代謝 上具有重要意義。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(diǎn) 。 49 第一章 文獻(xiàn)綜述 1 第一章 文獻(xiàn)綜述 谷氨酸概述 谷氨酸 一種 酸性氨基酸 。 48 致 謝 29 種子罐 26 發(fā)酵過程產(chǎn)生的熱量及冷卻用水量 25 培養(yǎng)液連續(xù)滅菌用蒸汽量 24 MSG 分離調(diào)水洗水量 23 蒸發(fā)結(jié)晶過程加水 23 產(chǎn)母液量 23 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 產(chǎn) MSG 量 22 廢碳渣數(shù)量 21 粉末活性炭用量 21 離子膜堿用量 20 配洗脫液用水量