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1、生物制药设计项目系（院）化学化工学院课程名称课题名称味精的生产流程设计姓 名肖米学 号200913123256专业班级生物工程002指导教师张老师完成日期2011.12.12味精的工厂设计及工艺流程味精是人们熟悉的鲜味剂，是L一谷氨酸单钠盐(Mono sodium glu tama te) 的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa H20),具有旋光性，有D型和L型 两种光学异构体。味精具有很强的鲜味(阈值0.03%)，现已成为人们普遍采用的 鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。一厂址的选择:厂址选在湖南省长沙市宁乡县菁华铺桃林桥笔友工业园内, 宁乡地处湘东 偏北的洞庭湖南缘
2、地区，地理上界于东经111 53 -112 46,北纬27 55 -28 29,东邻望城，南接湘潭、湘乡，西与涟源、安化交界，北与益阳、桃 江毗连。东西最大跨度88 公里，南北纵长69公里。由于丘陵低山的地貌形成较 大的落差使宁乡拥有充足的水力资源, 宁乡是省会长沙的西大门是省会长沙的 新城区，距长沙市中心36公里,交通便利, 交通发达，县城距长沙黄花国际机场 60公里，石长铁路、长常高速公路、319国道横贯东西，洛湛铁路连通南北， S206、 S208、 S209 和 S311 四条省道贯穿县境，金洲大道、枫林西路直通省会长沙市。 构成了宁乡四通八达的交通网络. 宁乡县属中亚热带向北亚热带过
3、渡的大陆性 季风湿润气候，四季分明，全县年日平均气温16.8C, 月日平均4.5C,七月 日平均28.9C。年平均无霜期274天，年平均日照1737.6小时，境内雨水充足, 年均降水量1358.3 毫米，年平均相对湿度81%。宁乡境内多为丘陵地带，山地、平原、江河相映成趣，气候怡人，植被丰富。厂区处于宁乡县的上风位置， 优越的环境很适合味精的生产。二厂区及生产工艺流程的设计:总平面设计 :1. 主车间、仓库等应按生产流程布置，并尽量缩短距离，避免物料往返运输。2. 全厂的货流、人流、原料、管道等的输送应有各自线路，力求避免交叉，合理 地加以组织安排。3. 动力设施应接近负荷中心。4. 生产区和
4、生活区要分开。5. 总平面中要有一定的绿化面积，但又不宜过大。6. 厂区建筑物间距应按有关规范设计。7. 厂区总平面布置示意图(附图 1)生产车间工艺布置:（一）生产车间工艺设计 :生产车间工艺布置应根据以下原则：1. 设备布置要尽量按工艺流程的顺序安排，但有些特殊设备可按相同类型设 备适当 集中。2. 生产车间与其它车间的各工序要相互配合， 保证各物料运输通畅， 避免 重复往返。3. 必须考虑生产卫生和劳动保护。4. 可以设在室外的设备，尽可能设在室外，上面可加盖简易棚。 生产车间 总占地面积约4000m,车间高度16m,其中包括车间办公室、原料暂存间、 成品暂存间、化验室、菌培室、更衣室等
5、辅助车间。（二）生产车间非工艺设计1. 门：生产车间的门,设置防蝇、防虫的装置,本厂采用双扇门,车间内部 采用单 扇门。2. 排汽：对产生水蒸气的设备需进行机械通风,可在设备附近或设备上部的 屋顶开 孔,用轴流风机在屋顶上直接进行排汽。3采光：车间高度16m，侧窗的采光面积足以达到一定的采光系数，所以不 需在屋 顶上开天窗，窗台高1.2m，内设日光灯照明。4地坪：车间地坪采用石板地坪，其优点是能耐腐蚀，不起灰。生产车间设 有明沟 排水，将生产车间的废水和腐蚀性介质排除。5. 墙面：车间内设有 1.8m 的墙裙，用白瓷砖以保证墙面不受污染且易于清 洗，墙 上部用仿瓷涂料粉刷，可防水、防霉。6.
6、温控：车间内设有空调装置。生产工艺设计:1. 原料 : 玉米淀粉 菌种：谷氨酸棒状杆菌2. 辅料:液氨、碳酸钠、活性碳、液碱、盐、消泡剂、淀粉酶、玉米浆、尿素等。3. 配方:谷氨酸钠 99% 其他 1%4. 产品方案及班产量的确定.生产工艺流程设计:一. 生产工艺流程图（附图 2）二. 生产工艺带控制点流程图（附图 3）三. 操作要点：1.斜面种子培养：葡萄糖 0.1% 蛋白胨 1% 牛肉膏 1% Nacl 0.5% 琼脂 2%PH 值7.0 32C培养1824h，生产用的斜面菌种不宜多次转接，一般只转 接三代，以免菌种 的自然变异引起菌种的不纯。2. 一级种子培养：葡萄糖 2.5% 尿素 0
7、.5% 硫酸镁 0.04% 磷酸氢二钾 0.1 玉米浆粉 0.5%0.6% 硫酸锰 2mg/L PH 7.0 硫酸亚铁 2mg/L每只斜面种子接种三只一级种子三角瓶，接种后，32C振荡培养12h,将 培养好的一级种子取样做平板检查，确认无杂菌及噬菌体感染后，储存 于4C冰箱中备用。3. 二级种子培养基（g/L）水解糖25;糖蜜20;尿素3.5;磷酸氢二钾1.0;硫酸 镁0.4;玉米浆10;消泡剂0.3;二级种子培养温度32 C;时间710h ;活 菌浓度达到1010个/ml;平板检查，菌落淡黄色，中间隆起，表面湿润， 有光泽,边缘整齐,呈半透明状。4淀粉水解糖的制备：采用双酶法制备淀粉水解糖，
8、首先是淀粉酶将原料淀 粉分解成糊精和低聚糖（液化），然后糖化酶将糊精和低聚糖进一步水解成 葡萄糖（糖化）。采用双酶水解法，水解条件温和，不要求设备耐高温、 高压、耐酸碱，对原料要求粗放可使用粗淀粉原料，缺 点是生产周期长。（1）淀粉的液化：采用高温液化法,将淀粉乳调好PH值和Ca2 +浓度加 入所需的液化酶,用泵将其打入液化桶（桶内有90C的热水），淀粉 受热糊化，液化即可进行，由筒底部流入保温桶，90C保温40min， 达到所需的液化程度。此法设备简单，操作简单,液化效果好。主要 缺点是淀粉受热时间不同，也花不均匀，后进的物料作用时间较短。（2）糖化:采用曲霉糖化剂，温度控制在 60C,PH
9、 4.04.5，加入量为 100U/g干淀粉，糖化 开始搅拌15min，然后静置保温，糖化时间 一般为24h。糖化结束,升温至100C维持5min，已灭酶。5发酵培养基（g/L）:水解糖150，糖蜜3，玉米浆2，硫酸镁0.4, 氯化钾 1.2，磷酸氢二钠 1.6，尿素（总尿）40， 消泡剂 0.4。6.发酵条件的控制：（1）温度的控制谷氨酸产生菌最适生长温度和产物生成所需温度不同其最 适生长温度为3032C，谷氨酸形成的最适温度为3437C。在谷氨 酸发酵前期，若温度过高，菌种易衰老，耗 糖慢，谷氨酸产量低。因此， 前期温度上升要缓慢。在发酵中期，温度上升要快，后期逐渐缓和。在 发酵中、后期，
10、若发酵温度太低，则发酵周期长，且不利于产酸。所以 生 产上可根据菌种特点，采用二级或三级管理温度，即发酵前期长菌体 阶段控制在3032C，发酵中、后期为3437C。2）PH 值的控制 谷氨酸发酵在中性或微碱性条件下可积累谷氨酸，而在酸 性条件下则容易形成谷氨 酰胺和N-谷氨酰胺。发酵过程中，培养液中 的糖分被利用，氧化成为中间产物有机酸， PH 值下降。有机氮被利用， 释放氨，则 PH 值升高。 发酵前期 PH 低，菌体生长旺盛，只长菌不产 酸，发酵前期 PH 值过高（8.0 以上），则 对菌体生长不利，糖代谢缓慢， 发酵时间延长。但在发酵前期 PH 值稍高些，对抑制杂 菌生长有利。因 此发酵
11、前期应控制 PH 值为 7.5 左右。发酵中、后期控制在 7.2 左右， 因为谷氨酸脱氢酶的最适 PH 值为 7.07.2，氨基转移酶的最适 PH 值 为 7.27.4。若 发酵后期 PH 较高（7.58.0） ，菌体自溶，谷氨酸 转变成谷氨酰胺。通常采用氨水流加 法和尿素流加法调节 PH 值（3）菌龄和接种量的控制 采用对数期谷氨酸的菌种为种子可缩短适应期， 若菌龄过长，则菌种活力降低，代 谢产物增多。一般情况下，一级种子 菌龄控制在1112h,二级种子菌龄控制在78h。接种量是指接入发 酵罐内种子的的量占发酵罐内培养基量的百分比。接种量的多少 对适应 期的延续时间有很大影响。 接种量一般以
12、 1%为好。 接种量过多使菌体 生长速度过 快，菌体娇嫩，不强壮，提前衰老自溶，后期产酸不高；接 种量过少，则菌体增长缓慢， 会导致发酵时间延长，容易染菌。（4）通风量和搅拌速度的控制 谷氨酸产生菌为兼性好氧菌，因此，在进行 谷氨酸发酵时，需要大量供给菌体生长 及发酵所需的氧。（5）泡沫的控 制 发酵上消除泡沫的方法有两种，一是机械消泡，二是化学消泡剂消泡， 常见的消泡 剂有植物油（豆油、花生油等） 、矿物油（石蜡油） 、合 成消泡剂（泡敌） 。7. 谷氨酸的提取 （ 采用等电点法提取）（1）加酸调等电点。将发酵液排入等电桶后，测量温度、 PH 和谷氨酸含量， 然后搅拌冷却，待液温降至30C时
13、，加盐酸调PH值。前期加酸稍快， 1h左右将发酵液的PH值调至5.0。中期加酸要缓慢，约经2h，发 酵液的 PH 值接近 4.04.5 时，观察晶核形成 情况。当能目视发现 晶核时要停止加酸，育晶12h，使晶核壮大。此后加酸速度要慢，直 到 PH 值为 3.03.2 时，停止加酸，继续搅拌 20h 结束。整个中和 温度要缓慢下降， 不能回升。最终温度越低越好。（2）沉降分离。将中和好的液静置沉淀46h,放出上清液，然后将谷氨 酸结晶沉淀层 表面的少量菌体细麸酸清除，放另一缸中回收利用，底 部的谷氨酸结晶取出后，离心分 离。8. 谷氨酸的中和、脱色和除铁（1）中和 先将谷氨酸加入水中，制成饱和溶
14、液，然后加碱中和，温度控制在65C, PH值为6.77.0,湿谷氨酸与水之比为1:2,湿谷氨酸与 纯碱之比为1：（0.30.4）（ 2）中和液除铁 采用树脂除铁法,即利用弱酸性阳离子交换树脂,吸附铁 或锌得以除去。（3）中和液的脱色 采用活性炭脱色法,脱色时,温度控制在 5060C,PH值保持在6.4以上，脱色时间为30min,用量为中和液的2%3%。9. 中和液的浓缩结晶 采用低温浓缩法,降低溶液的温度,使溶质的溶解度减 小,达 到过饱和状态,然后投入晶种,进行起晶。出料后放在储晶槽内, 立即进行离心分离。 离心后的母液仍含有大量的谷氨酸一钠,可将其并入 下批中和液中一起进行处理。10. 干
15、燥、包装 采用流化床干燥,机械化包装方法三工厂设计与设施的卫生:工厂卫生设计:1. 选址 饮料厂必须建在交通方便、水源充足、无有害气体、烟雾、灰尘等 其他危及食品安 全卫生的地区。2. 厂区和道路 厂区和进入厂区的主要道路应铺设适于车辆通行并便于冲 洗的坚硬路面。路面应平坦、不积水,厂区内应有良好的排水系统。3. 厂房与设施 厂房与设施必须按工艺流程合理布局,便于卫生管理和清 洗、消毒。厂房与设施必须结构合理、坚固、完善；经常维修保养,保持 良好状态。厂房内必须有防蚊蝇、防鼠、防烟雾、防灰尘等设施。供水系统:1. 生产用水的水质必须符合 GB5749-2003 的规定。 如配备贮水设施。 应 有防污染措 施,贮水设备应定期清洗、消毒。2. 制冷、冷却、消防用水必须用单独管道输送,并有醒目的颜色区别,不 得与生产 用水交叉连接。3. 废水、废汽排放系统 必须设有废水、废汽排放系统,其排放标准应符合 国家环境保护要求。4. 废弃物临时存放设施 应在远离生产车间的适当位置设置废弃物临时存 放设施,选用便于清洗、消毒的材 料制作,结构应严密,能防止害虫进 入,能避免废弃物污染道路、厂房和设备。生产过程中的卫生:原料及辅料 1.投产前的原料必须经过严格检验，不合格的原料不得投 产。凡规定有贮存期限的 原料，过期不得使用。 2.
