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1、目录年产500吨L-谷氨氨酸的工工艺设计计1文献评评述1.1产产品概述述1.1.1名称称学名：LL-谷氨氨酸-水化合合物；商品名：L-谷氨氨酸。因因L-谷氨氨酸起源源于小麦麦，故俗俗称麸酸酸。英文名：Monnosoodiuum LL-gllutaamatte其它名称称：L-2-AAminnogllutaaricc accid, H-Gluu-OHH, LL-gllutaamicc accid, L(+)-gluutammic aciid, H-LL-Gllu-OOH, S-22-Amminoopenntannediioicc accid1.1.2 产产品规格格及标准准结构式：分子式CC6H14
2、N4O2.C5H9NO4分子量3321.331.1.3理化化性质L-谷氨氨酸为白白色鳞片片状晶体体。无臭臭，稍有有特殊的的滋味和和酸味。呈呈微酸性性。微溶溶于冷水水，易溶溶于热水水，几乎乎不溶于于乙醚、丙丙酮和冷冷醋酸中中，不溶溶于乙醇醇和甲醇醇。2447-2249分解，2200升华，相相对密度度1.5538（20/4），旋旋光度30-33。1.1.4产品品用途（1）食食品业氨基酸作作为人体体生长的的重要营营养物质质，不仅仅具有特特殊的生生理作用用，而且且在食品品工业中中具有独独特的功功能。（2）日日用化妆妆品等谷谷氨酸为为世界上上氨基酸酸产量最最大的品品种，作作为营养养药物可可用于皮皮肤和毛
3、毛发。聚聚谷氨酸酸是一种种出色的的环保塑塑料，可可用于食食品包装装、一次次性餐具具及其它它工业用用途，可可在自然然界迅速速降解，不不污染环环境。随随着科学学的进步步，研究究的深入入，谷氨氨酸新的的应用领领域将越越来越广广。（3）医医药行业业谷氨酸还还可用于于医药，因因为谷氨氨酸是构构成蛋白白质的氨氨基酸之之一，虽虽然它不不是人体体必须的的氨基酸酸，但它它可作为为碳氮营营养与机机体代谢谢，有较较高的营营养价值值。2、工业业生产方方法的选选择和论论证2.1LL-谷氨氨酸生产产方法的的选择与与确定2.1.1传统统工艺中中L-谷氨氨酸的生生产方法法有两种种：合成成法和发发酵法。（1）合合成法丙烯腈与与
4、氢和一一氧化碳碳在高温温，高压压和催化化剂的作作用下得得到-氰基丙丙醛（OOHCCCH2CH2CN），后后者与氰氰化钾和和氯化铵铵进行斯斯脱拉克克（Sttrakker）反反应生成成氨基腈腈。将氨氨基腈用用氢氧化化钠水解解，得谷谷氨酸二二钠，然然后用硫硫酸中和和，生成成D，L-谷氨氨酸析出出，将DD，L-谷氨氨酸进行行光学分分离，即即可分成成L-谷氨氨酸和DD-谷氨氨酸，后后者经消消旋化再再返回到到中和工工序。此此法日本本曾用之之生产LL-谷氨氨酸100年之久久，于119733年停用用。（2）发发酵法此法是LL-谷氨氨酸工业业生产的的主要方方法。薯薯类，玉玉米，木木薯等的的淀粉水水解糖或或糖蜜，
5、借借助于微微生物类类，以铵铵盐，尿尿素等提提供氮源源，于大大型发酵酵罐中，在在通气搅搅拌下进进行发酵酵30-50个个小时，保保持300-400度。PHH值为7-8，发发酵完毕毕。表1.两两种方法法的比较较缺点优点合成法需要高压压，有易易燃，有有毒物质质，设备备投资大大，年产产量小于于50000吨L-谷氨氨酸时不不经济，生生产工艺艺复杂不用粮食食，采用用石油废废气发酵法需设置菌菌种实验验室，生生产过程程需要严严格消毒毒灭菌原料来源源广，设设备腐蚀蚀性小，劳劳动强度度小，可可自动化化，连续续化生产产，成本本低所设计的的L-谷氨氨酸生产产厂不仅仅生产方方法要可可靠，而而且原料料来源要要广泛，故故选择
6、发发酵法为为宜。经经过上述述两种方方法的优优缺比较较，该法法的生产产虽然必必须要求求严格灭灭菌，但但这是不不难办到到的。由由于此法法优点很很多，又又是目前前生产LL-谷氨氨酸的主主要方法法，所以以本设计计选用发发酵法生生产L-谷氨酸酸。发酵法生生产L-谷氨酸酸大致可可分为三三个阶段段：糖化化，发酵酵，提取取。2.1.2谷氨氨酸的生生产工艺艺流程谷氨酸的的生产主主要包括括以下工工作：谷谷氨酸发发酵的原原料处理理和培养养基的配配制；种种子培养养；发酵酵工艺条条件的控控制；谷谷氨酸的的提取；谷氨酸酸的精制制。谷氨酸发发酵生产产L-谷氨氨酸的工工艺流程程如下：硫酸盐淀淀粉斜面面空气玉米浆酶酶镁盐等水水
7、调和水解解摇瓶种种子空气气净化系统调pH值值中和压滤种子罐预热连消发酵酵罐尿素素储罐等电点沉沉淀粗谷氨酸酸附图1.发酵法法生产谷谷氨酸钠钠的工艺艺流程2.2主主要生产产原料的的选择淀粉是LL-谷氨氨酸生产产的主要要原料，每每吨999%的L-谷氨氨酸大约约需要消消耗纯淀淀粉2.4吨。淀淀粉的质质量对生生产的好好坏影响响很大，比比较各类类淀粉，以以玉米淀淀粉为最最佳，山山芋淀粉粉次之，小小麦淀粉粉较差，而而大米淀淀粉较好好。因我我国长江江流域盛盛产大米米和玉米米，故拟拟建的LL-谷氨氨酸厂可可选用这这两种农农产品的的淀粉作作为主要要原料。生生产L-谷氨酸酸最好是是用新鲜鲜淀粉，因因为新鲜鲜湿淀粉粉
8、水解后后的营养养成分比比干淀粉粉水解糖糖液丰富富。2.3谷谷氨酸发发酵生产产中的生生产菌种种及培养养基2.3.1菌种种谷氨酸发发酵生产产菌种主主要有棒棒状杆菌菌属、短短杆菌属属、小杆杆菌属及及节杆菌菌属的细细菌。除除节杆菌菌外，其其他三属属中有许许多菌种种适用于于糖质原原料的谷谷氨酸发发酵。这这些细菌菌都是需需氧微生生物，都都需要以以生物素素为生长长因子。我国国谷氨酸酸发酵生生产所用用菌种有有北京棒棒状杆菌菌AS11.2999、73338，钝齿棒棒状杆菌菌AS11.4552、HU772511、B9；天天津短杆杆菌T6613、FM882077等。本设设计采用用FM882077为生产产菌。菌种特点
9、点：（1）-酮戊二二酸脱氢氢酶丧失失或活力力极弱。（2）谷谷氨酸生生产菌的的谷氨酸酸脱氢酶酶活力很很强，且且活力不不被高浓浓度谷氨氨酸PHH值抑制制。（3）丙丙酮酸羧羧化支路路旺盛，使使丙酮酸酸与二氧氧化碳结结合，提提供谷氨氨酸合成成中大量量需要的的碳司二二羧酸。（4）有有充足的的NADDPH2H供给给-酮戊二二酸还原原氧化。（5）生生物素缺缺陷型（或或甘油或或油酸缺缺陷型）。2.3.2培养养过程斜面培养养一级种种子培养养二级种种子培养养发酵罐罐（1）斜斜面培养养条件谷氨酸斜斜面菌种种培养条条件一般般是73338、B9类菌菌种30032，T6311类菌种种3334培培养18824hh.(2)一
10、一级种子子培养采用液体体培养基基，由葡葡萄糖。玉玉米浆。尿尿素、磷磷酸氢二二钾、硫硫酸镁、硫硫酸铁及及硫酸锰锰等组成成，pHH为6.87.0；三角角瓶内332振振荡培养养12，采用用恒温控控制，贮贮于4冰箱备备用。(3)二二级种子子培养培养基除除用水解解糖代替替葡萄糖糖,加入泡泡敌，其其他与一一级种于于培养基基相仿。接种量 0.5%1.0%，培养温度为32（T613菌为3334），培养时间78h，即可移种或冷却至10备用。通风量1200L种子罐 1:0.2，搅拌转数180r/min。(4)发发酵培养养基培养基中中另外加加入植物物油,氯化钾钾,泡敌外外,其他与与二级种于于培养基基相仿。在在35-
11、36下培养养约355小时，即即可进行行谷氨酸酸提取。但但必须注注意发酵酵液中个个成分的的含量。在在谷氨酸酸发酵培培养液中中糖浓度度为122.5%，总尿尿量为33%，碳碳氮比为为1000:288。碳氮氮比为1100:11时时才开始始积累谷谷氨酸。不不同的碳碳氮比对对谷氨酸酸的合成成有着显显著的影影响，例例如适量量的氨离离子可减减少-酮戊二二酸的积积累，促促进古氨氨酸的合合成；过过量的氨氨离子会会使生成成的谷氨氨酸受谷谷酰胺合合成酶的的作用转转化为谷谷酰胺。另外，还还需要无无机盐、生生长因子子等。2.4LL-谷氨氨酸生产产过程中中的反应应历程2.4.1谷氨氨酸发酵酵原料的的处理因为所有有谷氨酸酸生
12、产菌菌株都不不能直接接利用淀淀粉或糊糊精，因因此必须须先水解解淀粉成成葡萄糖糖。将淀淀粉水解解为葡萄萄糖的过过程称为为糖化。制制取的溶溶液叫淀淀粉水解解糖。在在淀粉水水解糖中中，主要要糖分是是葡萄糖糖，另外外，尚有有少量麦麦芽糖及及其他一一些二糖糖，低聚聚糖等复复合糖类类。这些些低聚糖糖，复合合糖等杂杂质不能能被菌体体利用，它它们的存存在，不不但降低低了淀粉粉的利用用率，增增加粮食食消耗，而而且常影影响到糖糖液的质质量，降降低糖液液中可发发酵成分分。在谷谷氨酸发发酵中，淀淀粉水解解糖质量量的高低低，往往往直接关关系到谷谷氨酸菌菌的生长长速度及及谷氨酸酸的积累累。因此此，提高高淀粉的的出糖率率，
13、保证证水解糖糖液的质质量，满满足发酵酵高产酸酸的要求求，是一一个不可可忽视的的重要环环节。能够作为为谷氨酸酸发酵工工业原料料的水解解糖液，必必须具备备以下条条件。（1）糖糖液中还还原糖的的含量要要达到发发酵用糖糖浓度的的要求。（2）糖糖液洁净净，是杏杏黄色或或黄绿色色，有一一定的透透光度。（3）糖糖液中不不含糊精精。（4）糖糖液不能能变质。2.4.2淀粉粉水解糖糖的制备备2.4.2.11 制备备方法的的选定根据原料料淀粉的的性质及及采用的的水解催催化剂的的不同，水水解淀粉粉为葡萄萄糖的方方法有下下列三种种。（1）酸酸解法（acid hydrolysis method）酸解法是是以酸（无无机酸或
14、或有机酸酸）为催催化剂，再再高温高高压下将将淀粉水水解为葡葡萄糖的的方法。生生产路线线如下：淀粉盐酸酸，水调调浆蒸汽汽糖化冷却却碳酸钠钠，活性性炭中和和脱色压压滤糖液液（2）酶酶解法（enzyme hydrolysis method）酶解法是是利用专专一性很很强的淀淀粉酶及及糖化酶酶将淀粉粉水解为为葡萄糖糖的工艺艺。利用用-淀粉酶酶将淀粉粉转化为为糊精及及低聚糖糖，使淀淀粉的可可溶性增增加，这这个过程程称为液液化。利利用糖化化酶将糊糊精及低低聚糖进进一步水水解转化化为葡萄萄糖，这这个过程程在生产产中称为为糖化。淀淀粉的液液化和糖糖化都是是在酶的的作用下下进行的的，故酶酶解法又又有双酶酶水解法法
15、之称。其其生产路路线如下下：淀粉调浆浆液化灭酶酶糖化灭酶酶压滤糖化化（3）酸酸酶结合合法（酶酶酸法）将淀粉乳乳先用-淀粉酶酶液化到到一定程程度，然然后用酸酸水解成成葡萄糖糖的工艺艺。淀粉调浆浆液化过滤滤加酸糖化化中和脱色色压滤糖液液这些糖化化方法各各有特点点，其主主要指标标的优劣劣列于下下表。其其中，AA-优优，B好，C-可，D差。由由该表可可知，从从周期短短来说，酶酶酸法可可取；从从原料广广泛性的的转化率率而言，双双酶法更更胜一筹筹。表2.各各种糖化化方法的的特点工艺简单单生产周期期短转化率高高对淀粉要要求不高高糖液质量量高酸解法AABDB双酶法BCAAA酶酸法BABBA通过上述述三种糖糖化方法法的比较较，本设设计拟选选用双酶酶法制糖糖。2.4.2.22制糖工工段双酶法制制糖可使使淀粉对对糖的转转化率高高达966%98%。糖纯纯度达998%，并并具有能能耗底、副副产物少少及利于于发酵和和提取等等优点，被被国内工工厂广泛泛采用。（1）流流程淀粉糊化化淀粉液液化酶糊糊
