生物工艺学课程设计-副本解说.doc

第一章 谷氨酸简介 3 1. 概述 3 第二章 谷氨酸生产的工艺流程 4 1.工艺流程图 4 2 . 培养基的制备 5 3.原料的预处理及糖化 5 3.1 原料的种类 5 3.2 原料处理 5 4 . 种子扩大培养 7 5 .发酵工艺及调控 7 6. 谷氨酸的提取 9 6.1 原理 9 6.2 工艺流程 9 第三章 谷氨酸指标 10 1：技术指标 10 2：性能指标 10 3：产品质量标准 11  谷氨酸简介 概述 1.谷氨酸又名L－1－氨基丙烷－1，3－二羧酸，为无色晶体或结晶性粉末， 位α、ββ稳定。结构式式： CH2CH2COOH HOOC C NH2 谷氨酸是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义。L－谷氨酸是蛋白质的主要构成成分，谷氨酸盐在自然界普遍存在的。多种食品以及人体内都含有谷氨酸盐，它即是蛋白质或肽的结构氨基酸之一，又是游离氨基酸，L型氨基酸美味较浓。L－谷氨酸 又名“麸酸”或写作“夫酸”，发酵制造L－谷氨酸是以糖质为原料经微生物发酵，采用“等电点提取”加上“离子交换树脂”分离的方法而制得。 2.理化性质：谷氨酸(2—氨基戊二酸)有左旋体、右旋体和外消旋体。左旋体，即L-谷氨酸。L-谷氨酸是一种鳞片状或粉末状晶体，呈微酸性，无毒。微溶于冷水，易溶于热水，几乎不溶于乙醚、丙酮及冷醋酸中，也不溶于乙醇和甲醇。在200℃时升华，247℃－249℃分解，密度1.538g/cm3，旋光度+37－+38.9(25℃)。L-谷氨酸的用途广泛，它本身作为药品，能治疗肝昏迷症，也可用来生产味精、食品添加剂、香料和用于生物化学的研究。 母液 2 . 培养基的制备 碳源：工业上主要用淀粉水解糖、甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜作为碳源。国内谷氨酸发酵一般采用低浓度糖的流加糖的发酵工艺，糖浓度为125-150g/L，产酸55-70g/L， 氮源：在谷氨酸生产中需要较多的氮源，目前生产上采用尿素为氮源采用分批次流加。初始浓度根据菌种脲酶的强弱和耐尿素的程度决定。 碳氮比：谷氨酸发酵碳氮比较高一般为100：（15-21） 无机盐：磷酸盐需要量一般为0.005～0.01mol／L。工业生产上常用K2HPO4·3H2O、KH2PO4、Na2 HPO4·12H2O、NaH2PO4·2H2O等磷酸盐，也可用磷酸。硫酸镁在发酵培养基配用0.25 ～1g/L时，Mg2+浓度40～60mg／L。钾盐少利于长菌体，钾盐充足利于产谷氨酸。菌体生长需钾约为1.0～1.5mmol／L，谷氨酸生成需钾约为2.0～10.0mmol／L。锰：是某些酶的激活剂。一般培养基配用MnSO4·4H2O 2mg／L。铁：是细胞色素氧化酶、过氧化氢酶的成分，又是若干酶的激活剂 3.原料的预处理及糖化 3.1 原料的种类 发酵生产谷氨酸的原料主要是淀粉，其次还有非粮食淀粉原料。淀粉来自粮食原料，通常利用各种谷类或薯类淀粉，如北方常用玉米，南方常用番薯淀粉等。非粮淀粉原料主要指甜菜或是甘蔗糖蜜﹑醋酸﹑乙醇﹑正烷烃（如液体石蜡）等。 3.2 原料处理 流程： 淀粉 水 调浆 糖化 冷却 中和 脱色 过滤除杂 糖液 盐酸 调浆 首先将原料淀粉、水、和工业盐酸调成均匀的淀粉乳，为便于操作控制，生产上加盐酸量常以淀粉浆pH值为指标，控制在pH在1.5左右。 糖化 在水解锅内加入一定量的水，然后将水解罐顶预热至100-105℃，蒸汽压力为9.8-19.6kPa，随后将淀粉乳用泵送至水解罐内进行水解，水解蒸汽压力控制在0.25-0.4MPa之间，水解时间控制在10-20min。淀粉的糖化工艺及其条件是根据淀粉水解反应和葡萄糖的缩合与分解反应，但实际上不可能达到此目的。在水解过程中，酸的浓度，水解的温度和时间，以及淀粉乳的浓度都会对淀粉的水解产生影响。为了提高淀粉水解成葡萄糖的收得率以及水解糖液的质量，必须合理地选择淀粉水解的工艺条件，以限制缩合反应和分解反应的发生。 中和 采用酸化糖化淀粉需要用碱中和酸。一般淀粉水解完毕，水解糖液中葡萄糖含量约为16%-18%左右，其中还含有多余的酸，必须要用碱中和。中和剂通常为纯碱。当中和桶中糖液的冷却至80℃左右，加入中和剂，中和时生成大量的二氧化碳，呈现剧烈的沸腾状态，所以中和桶容积应为糖化液体积的3-4倍，以防糖化液溢出桶外，中和时的pH应控制在4.0-5.0左右。此时有利于蛋白质、氨基酸、色素和其他杂质的凝聚沉淀。 脱色过滤 糖化液中杂质的存在对糖液质量影响很大，通过调节pH，将水解糖液调至等