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1、摘 要 谷氨酸是利用微生物发酵生产的一个具有代表性的产品，生产工艺涉及种子培养、发酵、提取、脱色、离心和干燥等重要的单元操作和工程概念。通过对谷氨酸车间的实习参观，可以加强对自己对所学知识的综合利能力。通过本毕业实习训练，可以提高自己理论联系实际的能力和工程设计方面的能力。味精又称谷氨酸一钠，其基本成分为L-谷氨酸，具有强烈的肉类鲜味。将其添加在食品中可使食品风味增强，鲜味增加，故被广泛使用。味精在胃酸作用下生成的谷氨酸，被人体吸收后，参与人体内许多代谢反应，并与其他氨基酸一起共同构成人体的组织蛋白。谷氨酸能用来预防和治疗肝昏迷，还能促进中枢神经系统的正常活动，对治疗脑震荡和脑神经损伤有一定功
2、效1。我国的味精生产始于1923年，上海天厨味精厂最先用水解法生产。1932年沈阳开始用脱脂豆粉水解生产味精。我国从1958年开始谷氨酸生产筛选及其发酵机理的基础性研究，1964年首先在上海进行工业化试生产。目前国内味精生产已全部用发酵法。所以，今后菌种，工艺技术和生 产规模方面还需加大改革力度，使生产水平再上一个新台阶！目前，企业生产味精都是以发酵法生产，但每生产1吨味精要排放2025吨母液，其属于高浓度有机酸性废水，需对母液进行回收，发展高效提取工艺，提高谷氨酸提取率和降低工艺用水，减少废水排放量，实现味精的清洁生产，在发展工业经济的同时走上可持续发展的文明道路，这样，我国的味精工业不但真
3、正收到经济效益和环境效益的共同丰收，而且也会减轻政府对行业的管理负担，形成多种因素和谐统一，走上良性运行可持续发展的健康道路。目 录第一章 生产概况及产品概述11.1 公司简介11.2 产品概述2第二章 主要原材料和产品的物化性质及产品的用途32.1 理化性质32.1.1 物理性质32.1.2化学性质52.2 应用52.2.1下游产品开发52.2.2 食品业62.2.3 日用化妆品等62.2.4 医药行业72.3 谷氨酸的生物合成途径82.3.1 谷氨酸合成方式82.2.2 谷氨酸合成途径8第三章 工艺流程93.1糖化工段103.1.1 发酵原料103.1.2 淀粉水解103.1.3 糖化方法
4、103.2配料及连续灭菌113.2.1 玉米淀粉制备113.2.1.1 玉米子粒的特征与淀粉生产工艺的关系113.2.1.2 玉米淀粉提取工艺流程113.2.2 配料流程123.3发酵工段133.3.1 发酵培养基133.3.2 培养基灭菌143.3.3 发酵控制153.4提取工段163.4.1 原理163.4.2 工艺流程163.5结晶工段17第四章 总结与体会19致谢20参考文献21第一章 生产概况及产品概述1.1 公司简介内蒙古阜丰生物科技有限公司是世界第一大谷氨酸生产商中国阜丰集团的核心企业。成立于2006年3月，坐落于呼和浩特经济技术开发区金川南区，是呼和浩特市重点招商引资项目。 阜
5、丰集团有限公司是一家在香港主板上市的国际化生物制品公司。主要致力于生物发酵产品的生产、经营和研发，是全球第三大黄原胶生产商。 公司目前下辖谷氨酸、味精、淀粉、葡萄糖、复混肥、热电、黄原胶、新型建材厂等多个分厂。主要产品及年产量为谷氨酸20万吨，味精10万吨，淀粉80万吨，结晶葡萄糖15万吨，复混肥30万吨 ，黄原胶2万吨。主导产品谷氨酸、味精、黄原胶销往全国二十多个省市，并出口到世界四十多个国家和地区。 公司先后被授予“呼和浩特市农牧业产业化重点龙头企业”和“呼和浩特市经济发展突出贡献奖”，被国家科技部认定为国家级高新技术企业，“蒸压加汽混凝土砌块”被自治区经委认定为资源综合利用产品。生产厂家
6、设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外, 为保障生产过程中对蒸气的需求, 同时还设置了动力车间,利用锅炉燃烧产生蒸气, 并通过供气管路输送到各个生产需求部位。为保障全厂生产用水, 还要设置供水站。所供的水经消毒、过滤系统处理, 通过供水管路输送到各个生产需求部位。1.2 产品概述 学名：L-谷氨酸单钠盐-水化合物商品名：味精、味素、谷氨酸钠，因味精起源于小麦，俗称麸酸钠英文名：Monosodium L-Glutamate，简写MSG结构式： HOOC-CH2-CH2-CH-COONaH2O NH2分子式：NaC5H8O4NH2O，分子量：187.13谷氨酸是一种酸性
7、氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为-氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育。食品工业上，味精是常用的仪器增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠盐。过去生产味精主要用小麦面筋（谷蛋白）水解法进行，现改用微生物发酵法来进行大规模生产。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
8、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。第二章 主要原材料和产品的物化性质及产品的用途2.1 理化性质 2.1.1 物理性质（一）谷氨酸的立体异构体（1）谷氨酸分为L型、D型、DL型三种。（2）谷氨酸具有一般氨基酸的性质，其分子具有不对称的碳原子，所以有旋光性。它的氨基在不对称碳原子右方的称为D型（或右型），在不对称碳原子左方的称为L型（或左型），在化学命名中以前左旋用“l”表示，右旋用“d
9、”表示，消旋体用“dl”表示。现在化学才统一用D型、L型和DL型表示光学异构体，而左旋和右旋则用（-）与（+）表示。 所以L型谷氨酸旧的命名为1-谷氨酸，因为它的水溶液中是右旋，故沃尔罗登宝命名法叫做L-(+)-谷氨酸，现在统称L-谷氨酸，又名d-氨基戊二酸。同样D型谷氨酸旧的命名为1-谷氨酸，因为它的水溶液为左旋，故称为D-（-）-谷氨酸，又名1-谷氨酸，又名1-氨基戊二酸。而 DL型谷氨酸即消旋异构体。（3）在动植物和微生物等生物机体中天然存在的，都是L型谷氨酸，L-谷氨酸是味精的前体。（二）谷氨酸结晶的特征（1）谷氨酸结晶体是有规则晶形的化学均一体 其晶形结构是以原子、分子或离子在晶格结
10、合点上呈对称排列。谷氨酸在不同的结晶条件下，其晶格形状、大小、颜色是不同，通常分为型结晶和型结晶。型的密度为1.535g/cm3,型的密度为1.570g/cm3.（2）型和型结晶的外观和X射线衍射图形均不同。表1-1 谷氨酸两种结晶型比较结晶型型型光学显微镜下的晶体形态多面棱柱形的六面晶体，呈颗粒分散，横断面为三或四边形、边长与厚度相近针状或薄片状凝聚结集，其长和宽比厚度大得多晶体特点晶体光泽，颗粒大，纯度高，相对密度大，沉降快，不易破碎薄片状，性脆易碎，相对密度小，浮于液面和母液中，含水量大，纯度低晶体分离离心分离不碎，抽滤不阻塞，易洗涤，纯度高离心分离困难，易碎，抽滤易阻塞，洗涤困难，纯度
11、低母液中晶形的显微镜观察颗粒状态小晶体分散的针状结晶（三）谷氨酸的溶解度（1）谷氨酸在水中的溶解度 表1-2温度/溶解度/(g/100g)温度/溶解度/(g/100g)00.341451.81650.411502.186100.495552.632150.596603.160200.717653.816250.864704.594301.040755.532351.250806.660401.50810014.00（2）谷氨酸对酸、碱的溶解度 谷氨酸在水中的溶解度除温度外，还与pH有关，且随着pH变化，影响很大。（3）谷氨酸在乙醇中的溶解度表1-3乙醇浓度/%在25时的溶解度/(g/100ml
12、)乙醇浓度在25时的溶解度/(g/100ml)24.50.29274.350.03750.750.13195.140.00942.1.2化学性质（1） 谷氨酸可以与酸作用（2） 谷氨酸与碱作用 与氢氧化钠反应生成谷氨酸单钠和水 与碳酸钠反应生成氨酸单钠和水，放出二氧化碳（3）加热 谷氨酸长期加热，经脱水后生成焦谷氨酸（无鲜味）。（4）谷氨酸与亚硝酸作用 谷氨酸与亚硝酸反应生成羟基酸，释放出氮气（5）谷氨酸的脱羧作用 在谷氨酸脱羧酶的催化下，谷氨酸生成-氨基丁酸和二氧化碳（6）谷氨酸在氨的存在下，通过谷氨酰胺合成酶的催化能生成谷氨酰胺（7）谷氨酸与茚三酮反应 谷氨酸或其它-氨基酸在pH 2.5-
13、5.0与茚三酮共热，能显示蓝色或蓝紫色，按其显色的深淡度可作为-谷氨酸定性或定量分析的依据。（8）甲醛反应 氨基酸与甲醛反应后，碱性的氨基被遮盖，用标准NaOH溶液滴定羧基。2.2 应用2.2.1下游产品开发将有一定反应活性的双功能基试剂氯乙醇和L谷氨酸直接酯化保护羧基，用三光气活化成其相应的N羧酸酐，可直接得到侧链具有一定反应活性的聚L氯乙基谷氨酸酯。谷氨酸的结构中有一个氨基和两个羧基，在光气的作用下，羧基和氨基会形成环状N羧酸酐，由于羧基也较为活泼，可能会参与成环反应，因此在成环反应之前，通常用苄醇将羧基进行保护，这样得到的聚合物的侧链活性极低，一般需经进一步氢化脱苄或胺解脱苄，才能得到有
14、反应活性的侧链，我们选用双功能基试剂氯乙醇作保护基因，在聚合之后可直接得到有反应活性的侧链，可有效地简化合成路线。侧链酯化过程是一个可逆反应，随着体系内水含量的不断增加，反应速度会降低，导致产率不高。在形成谷氨酸苄酯时，采用分子筛脱水，操作大大简化。新型的聚合氨基酸，含有氨基的药物或靶向基因，可以方便的接入聚谷氨酸的分子中，形成大分子前药或靶向大分子载体，接入特异性的基因，可进行特殊的分离或提纯，这一聚合物在医药领域会有很广泛的应用前景。谷氨酸可生产许多重要下游产品如L谷氨酸钠、L苏氨酸、聚谷氨酸等。2.2.2 食品业氨基酸作为人体生长的重要营养物质，不仅具有特殊的生理作用，而且在食品工业中具有独特的功能。构成蛋白质的氨基酸主要有20多种。在食品工业中应用较多的氨基酸有谷氨酸、赖氨酸、半胱氨酸、胱氨酸、苏氨酸、精氨酸、缬氨酸、色氨酸、丙氨酸等。各种氨基酸都有自己独特的呈味效应，其中应用较多的有谷氨酸钠和甘氨酸。谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。用于食品内，有增香作用。在食品中浓度为0.2%-0.5%，每人每天允许摄入量为0120微克/千克(以谷氨酸计)。在食品加工中一般用量为0.21.5克/公斤。甘氨酸具有甜味，和味精协同作用能显着提高食品
