噸L谷氨酸生產(chǎn)車間設(shè)計

1、目錄年產(chǎn)50噸L-谷氨酸的工藝設(shè)計1文獻評述1.1產(chǎn)品概述1.1.1名稱學(xué)名：L-谷氨酸-水化合物；商品名：L-谷氨酸。因L-谷氨酸起源于小麥，故俗稱麩酸。英文名：MonosodiumL-glutamate其它名稱：L-2-Ami no glutaricacid,H-Glu-0 H,L-glutamicacid ,L (+)-glutamicacid,H-L-Glu-OH,S-2-Ami nopen ta nedioicacid1.1.2產(chǎn)品規(guī)格及標準分子式 C6H 14N 4O2C5H9NO 4分子量321.331.1.3理化性質(zhì)L-谷氨酸為白色鱗片狀晶體。無臭，稍有特殊的滋味和酸味。呈微酸

2、性。微溶于冷水，易溶于熱水，幾乎不溶于乙醚、丙酮和冷醋酸中，不溶于乙醇和甲醇247-249 C分解，200 C升華，相對密度1.538 (20/4 C),旋光度 a30-卄33 。1.1.4 產(chǎn)品用途( 1 )食品業(yè)氨基酸作為人體生長的重要營養(yǎng)物質(zhì)， 不僅具有特殊的生理作用， 而且在食 品工業(yè)中具有獨特的功能。( 2)日用化妝品等 谷氨酸為世界上氨基酸產(chǎn)量最大的品種，作為營養(yǎng)藥物可用于皮膚和毛發(fā)。聚谷氨酸是一種出色的環(huán)保塑料， 可用于食品包裝、一次性餐具及其它工業(yè)用途， 可在自然界迅速降解，不污染環(huán)境。隨著科學(xué)的進步，研究的深入，谷氨酸新的 應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V。( 3)醫(yī)藥行業(yè)谷氨酸還可用于醫(yī)

3、藥， 因為谷氨酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸之一， 雖然它不是 人體必須的氨基酸，但它可作為碳氮營養(yǎng)與機體代謝，有較高的營養(yǎng)價值。2、工業(yè)生產(chǎn)方法的選擇和論證2.1L- 谷氨酸生產(chǎn)方法的選擇與確定2.1.1 傳統(tǒng)工藝中 L- 谷氨酸的生產(chǎn)方法有兩種：合成法和發(fā)酵法。( 1 )合成法丙烯腈與氫和一氧化碳在高溫，高壓和催化劑的作用下得到B-氰基丙醛(OHCCH2CH2CN )，后者與氰化鉀和氯化銨進行斯脫拉克( Straker )反應(yīng)生 成氨基腈。將氨基腈用氫氧化鈉水解， 得谷氨酸二鈉， 然后用硫酸中和， 生成 D，L-谷氨酸析出，將D , L-谷氨酸進行光學(xué)分離，即可分成L-谷氨酸和D- 谷氨酸，后者經(jīng)

4、消旋化再返回到中和工序。此法日本曾用之生產(chǎn)L-谷氨酸10年之久，于1973年停用。（2）發(fā)酵法此法是L-谷氨酸工業(yè)生產(chǎn)的主要方法。薯類，玉米，木薯等的淀粉水解糖 或糖蜜，借助于微生物類，以銨鹽，尿素等提供氮源，于大型發(fā)酵罐中，在通氣 攪拌下進行發(fā)酵30-50個小時，保持30-40度。PH值為7-8，發(fā)酵完畢。表1.兩種方法的比較缺點優(yōu)點合成法需要咼壓，有易燃，有毒物質(zhì)，設(shè)不用糧食，米用石油廢氣備投資大，年產(chǎn)量小于5000噸L-谷氨酸時不經(jīng)濟，生產(chǎn)工藝復(fù)雜發(fā)酵法需設(shè)置菌種實驗室，生產(chǎn)過程需要原料來源廣，設(shè)備腐蝕性小，嚴格消毒滅菌勞動強度小，可自動化，連續(xù)化生產(chǎn)，成本低所設(shè)計的L-谷氨酸生產(chǎn)廠不僅

5、生產(chǎn)方法要可靠，而且原料來源要廣泛，故選擇發(fā)酵法為宜。經(jīng)過上述兩種方法的優(yōu)缺比較，該法的生產(chǎn)雖然必須要求嚴格 滅菌，但這是不難辦到的。由于此法優(yōu)點很多，又是目前生產(chǎn) L-谷氨酸的主要 方法，所以本設(shè)計選用發(fā)酵法生產(chǎn) L-谷氨酸。發(fā)酵法生產(chǎn)L-谷氨酸大致可分為三個階段：糖化，發(fā)酵，提取。2.1.2谷氨酸的生產(chǎn)工藝流程谷氨酸的生產(chǎn)主要包括以下工作：谷氨酸發(fā)酵的原料處理和培養(yǎng)基的配制;種子培養(yǎng)；發(fā)酵工藝條件的控制；谷氨酸的提??；谷氨酸的精制rn調(diào)pH值中和壓濾種子罐預(yù)熱連消發(fā)酵罐尿素儲罐等電點沉淀粗谷氨酸附圖1.發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸鈉的工藝流程2.2主要生產(chǎn)原料的選擇淀粉是L-谷氨酸生產(chǎn)的主要原料，每噸

6、99%的L-谷氨酸大約需要消耗純淀粉 2.4 噸。淀粉的質(zhì)量對生產(chǎn)的好壞影響很大，比較各類淀粉，以玉米淀粉為最 佳，山芋淀粉次之，小麥淀粉較差，而大米淀粉較好。因我國長江流域盛產(chǎn)大米 和玉米，故擬建的 L- 谷氨酸廠可選用這兩種農(nóng)產(chǎn)品的淀粉作為主要原料。生產(chǎn) L-谷氨酸最好是用新鮮淀粉，因為新鮮濕淀粉水解后的營養(yǎng)成分比干淀粉水解糖 液豐富。2.3 谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中的生產(chǎn)菌種及培養(yǎng)基2.3.1 菌種谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)菌種主要有棒狀桿菌屬、 短桿菌屬、 小桿菌屬及節(jié)桿菌屬的 細菌。除節(jié)桿菌外， 其他三屬中有許多菌種適用于糖質(zhì)原料的谷氨酸發(fā)酵。 這些 細菌都是需氧微生物， 都需要以生物素為生長因子。 我

7、國谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)所用菌 種有北京棒狀桿菌 AS1.299 、7338 ，鈍齒棒狀桿菌 AS1.452 、HU7251 、B9 ； 天津短桿菌 T613 、FM8207 等。本設(shè)計采用 FM8207 為生產(chǎn)菌。菌種特點：(1 )a-酮戊二酸脫氫酶喪失或活力極弱。(2) 谷氨酸生產(chǎn)菌的谷氨酸脫氫酶活力很強， 且活力不被高濃度谷氨酸 PH 值抑制。( 3)丙酮酸羧化支路旺盛，使丙酮酸與二氧化碳結(jié)合，提供谷氨酸合成中 大量需要的碳司二羧酸。(4)有充足的NADPH ?2H供給a -酮戊二酸還原氧化。5)生物素缺陷型(或甘油或油酸缺陷型)0232培養(yǎng)過程(1) 斜面培養(yǎng)條件谷氨酸斜面菌種培養(yǎng)條件一般是

8、7338、B9類菌種3032 C, T631類菌種3334 C培養(yǎng)1824h.(2) 一級種子培養(yǎng)采用液體培養(yǎng)基，由葡萄糖。玉米漿。尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、硫酸鐵及硫酸錳等組成，pH為6.87.0 ;三角瓶內(nèi)32 C振蕩培養(yǎng)12 h,采用恒溫控 制，貯于4C冰箱備用。(3) 二級種子培養(yǎng)培養(yǎng)基除用水解糖代替葡萄糖，加入泡敵，其他與一級種于培養(yǎng)基相仿。接種量0.5%1.0%，培養(yǎng)溫度為32 C( T613菌為3334 C),培養(yǎng)時間78h，即可移種或冷卻至10 C備用。通風(fēng)量1200L種子罐1:0.2，攪拌轉(zhuǎn)數(shù)180r/min 。(4) 發(fā)酵培養(yǎng)基培養(yǎng)基中另外加入植物油，氯化鉀，泡敵外,其他與

9、二級種于培養(yǎng)基相仿。在35-36 C下培養(yǎng)約35小時，即可進行谷氨酸提取。但必須注意發(fā)酵液中個成分 的含量。在谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)液中糖濃度為12.5%，總尿量為3%，碳氮比為100:28 碳氮比為100:11時才開始積累谷氨酸。不同的碳氮比對谷氨酸的合成有著顯著 的影響，例如適量的氨離子可減少a -酮戊二酸的積累，促進古氨酸的合成；過量 的氨離子會使生成的谷氨酸受谷酰胺合成酶的作用轉(zhuǎn)化為谷酰胺。另外，還需要無機鹽、生長因子等。2.4L- 谷氨酸生產(chǎn)過程中的反應(yīng)歷程2.4.1 谷氨酸發(fā)酵原料的處理 因為所有谷氨酸生產(chǎn)菌株都不能直接利用淀粉或糊精， 因此必須先水解淀粉成葡 萄糖。將淀粉水解為葡萄糖的過

10、程稱為糖化。 制取的溶液叫淀粉水解糖。 在淀粉 水解糖中，主要糖分是葡萄糖，另外，尚有少量麥芽糖及其他一些二糖，低聚糖 等復(fù)合糖類。這些低聚糖，復(fù)合糖等雜質(zhì)不能被菌體利用，它們的存在，不但降 低了淀粉的利用率， 增加糧食消耗， 而且常影響到糖液的質(zhì)量， 降低糖液中可發(fā) 酵成分。 在谷氨酸發(fā)酵中， 淀粉水解糖質(zhì)量的高低， 往往直接關(guān)系到谷氨酸菌的 生長速度及谷氨酸的積累。因此，提高淀粉的出糖率，保證水解糖液的質(zhì)量，滿 足發(fā)酵高產(chǎn)酸的要求，是一個不可忽視的重要環(huán)節(jié)。能夠作為谷氨酸發(fā)酵工業(yè)原料的水解糖液，必須具備以下條件。（1）糖液中還原糖的含量要達到發(fā)酵用糖濃度的要求。（2）糖液潔凈，是杏黃色或黃

11、綠色，有一定的透光度。（3）糖液中不含糊精。（4）糖液不能變質(zhì)。2.4.2 淀粉水解糖的制備2.4.2.1 制備方法的選定根據(jù)原料淀粉的性質(zhì)及采用的水解催化劑的不同， 水解淀粉為葡萄糖的方法 有下列三種。（1 ）酸解法（ acidhydrolysismethod ）酸解法是以酸（無機酸或有機酸） 為催化劑， 再高溫高壓下將淀粉水解為葡萄糖的方法。生產(chǎn)路線如下:淀粉鹽酸，水調(diào)漿蒸汽糖化冷卻碳酸鈉，活性炭 中和脫色壓濾糖液(2) 酶解法(enzymehydrolysismethod)酶解法是利用專一性很強的淀粉酶及糖化酶將淀粉水解為葡萄糖的工藝。利用a-淀粉酶將淀粉轉(zhuǎn)化為糊精及低聚糖，使淀粉的可溶

12、性增加，這個過程稱為液化。利用糖化酶將糊精及低聚糖進一步水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖，這個過程 在生產(chǎn)中稱為糖化。淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下進行的，故酶解法 又有雙酶水解法之稱。其生產(chǎn)路線如下：淀粉調(diào)漿液化滅酶糖化滅酶壓濾糖 (3) 酸酶結(jié)合法(酶酸法)將淀粉乳先用a -淀粉酶液化到一定程度，然后用酸水解成葡萄糖的工藝。淀粉調(diào)漿液化過濾加酸糖化中和脫色壓濾糖 這些糖化方法各有特點，其主要指標的優(yōu)劣列于下表。其中，A-優(yōu)，B好，C-可，D 差。由該表可知，從周期短來說，酶酸法可??；從原料廣泛性 的轉(zhuǎn)化率而言，雙酶法更勝一籌。表2.各種糖化方法的特點工藝簡單生產(chǎn)周期短轉(zhuǎn)化率咼對淀粉要求不咼糖液質(zhì)量咼酸解

13、法AABDB雙酶法BCAAA酶酸法BABBA通過上述三種糖化方法的比較，本設(shè)計擬選用雙酶法制糖242.2制糖工段雙酶法制糖可使淀粉對糖的轉(zhuǎn)化率高達 96%98%。糖純度達98%，并具 有能耗底、副產(chǎn)物少及利于發(fā)酵和提取等優(yōu)點，被國內(nèi)工廠廣泛采用。（1）流程 淀粉糊化淀粉液化酶糊精、低聚糖糖化酶葡萄糖（C6H10O5） n+nH 2O 酶 nC6H12O6與碘顯色反應(yīng)依次為：藍色糊精，紫色糊精，紅色糊精，淺紅色糊精，無色 寡糖，葡萄糖。副反應(yīng)：葡萄糖分解5 羥甲基糠醛2葡萄糖龍膽二糖+異麥芽糖+復(fù)合二糖（2）概述先在調(diào)漿配料槽調(diào)漿配料，將淀粉乳調(diào)成 1520 Be,用碳酸鈉水溶液調(diào) PH=6.4

14、6.5，氯化鈣的用量為干淀粉的0.15%0.3% ;用泵打入緩沖器，噴 射加熱溫度100105 C,層流罐溫度95100 C,液化時間60mi n,以碘色反 應(yīng)呈棕色即可。然后液化液經(jīng)130140 C滅酶510min，再經(jīng)板式換熱器冷 卻至以下。進入糖化罐。糖化溫度 596C, PH=4.04.4，糖化酶用量 按100120U/g干淀粉計算。糖化時間3040h，以無水乙醇檢查無白色沉淀 為終點，終點DE值為95%98%。再將物料加熱至8085 C,滅酶30min 。糖液用碳酸鈉水溶液調(diào)節(jié)PH=4.64.8，然后過濾，進入貯糖罐2.5 發(fā)酵工段2.5.1 發(fā)酵機制首先是糖代謝階段。 葡萄糖經(jīng)糖酵

15、解 （EMP 途徑 ）和己糖磷酸支路 （HMP 途徑 ） 生成丙酮酸， 谷氨酸生產(chǎn)菌在生物素供應(yīng)充足的情況下， 經(jīng) HMP 途徑所分解葡 萄糖占總量的 38% ，當控制生物素亞適量， HMP 途徑所占比例為 28% ，生成 的丙酮酸一部分氧化成乙酰輔酶 A（乙酰COA），部分固定CO2，生成草酰乙 酸或蘋果酸。然后草酰乙酸和乙酰輔酶 A 進入三羧酸循環(huán)，在檸檬酸合成酶上 午作用下生成檸檬酸，進而轉(zhuǎn)化為 a-酮戊二酸。a -酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶 （ GDH ）的催化及有 NH 4+存在的條件下，生成谷氨酸。當生物素缺乏時，菌種 生長十分緩慢；當生物素過量時，則轉(zhuǎn)為乳酸發(fā)酵。因此，一般將生物素控

16、制在 亞適量條件下，才能得到高產(chǎn)量的谷氨酸。由葡萄糖生物合成谷氨酸的代謝至少 16 步反應(yīng)，盡量控制通過 CO2 固定反 應(yīng)供給四碳二羧酸。 為了獲得能量和產(chǎn)生生物合成反應(yīng)所需的中間產(chǎn)物， 在谷氨 酸發(fā)酵的菌體生長期， 需要異檸檬酸裂解酶反應(yīng)， 走乙醛酸循環(huán)途徑。 但在菌體 生長期以后，進入谷氨酸生長期，為了大量合成、積累谷氨酸，最好沒有異檸檬 酸裂解酶反應(yīng)，封閉乙醛酸循環(huán)循環(huán)，理想的發(fā)酵途徑按如下反應(yīng)進行：C6H12O6+NH 3+3/2O 2C5H9O4+CO2+3H 20 理論轉(zhuǎn)化率為 81.7% 若CO2固定反應(yīng)完全不起作用，丙酮酸在丙酮酸脫氫酶的作用下，脫氫脫 羧全部氧化成乙酰COA

17、，通過乙醛酸循環(huán)供給四碳二羧酸，按如下反應(yīng)進行：3/2C 6H12O6+NH 3+3/2O 2C5H9O4+CO 2+3H 2O 理論轉(zhuǎn)化率為 54.4%因此實際的理論轉(zhuǎn)化率為 54.4%81.7% 。2.5.2 谷氨酸生物合成調(diào)節(jié)機制（1）優(yōu)先合成與反饋機制（2）糖代謝調(diào)節(jié)（3）氮代謝調(diào)節(jié)（4）其他代謝調(diào)節(jié)2.5.3 控制細胞膜的滲透性通過控制發(fā)酵培養(yǎng)基中的化學(xué)成分， 達到控制磷脂、 細胞膜的形成或阻礙細 胞壁正常的生物合成， 使谷氨酸生產(chǎn)菌處于異常的生理狀態(tài)， 以解除細胞對谷氨 酸向胞外漏出的滲透屏障， 使細胞內(nèi)谷氨酸不能積累到引起反饋調(diào)節(jié)的濃度。 谷 氨酸就會在細胞內(nèi)繼續(xù)不斷的被優(yōu)先合成

18、， 又不斷的透過細胞膜， 分泌于發(fā)酵培 養(yǎng)基中，得以積累。2.5.5 培養(yǎng)基的滅菌采用連續(xù)滅菌法滅菌。 是一種由連消塔、 維持罐、 噴淋冷卻器組成的連續(xù)滅 菌流程。配好的培養(yǎng)基由配料罐放出，加入 0.01% 的消泡劑，用泵送入連消塔 低側(cè)，將培養(yǎng)基加熱到125130 C滅菌1520s，由上側(cè)流出，進入維持罐， 維持110115 C,停留35min，從罐上側(cè)流出，經(jīng)噴淋冷卻至 3235 C后 進入發(fā)酵罐。2.5.6 發(fā)酵階段發(fā)酵培養(yǎng)基滅菌后，立即通入無菌空氣，攪拌，通入冷卻水，當培養(yǎng)基溫度 下降到34 C時，將二級種子罐培養(yǎng)的菌種接入發(fā)酵罐，接種量為發(fā)酵培養(yǎng)基的 1%。隨著谷氨酸產(chǎn)生菌的生長繁殖

19、，控制溫度 3032 C； PH=7.07.2 ;發(fā)酵 至1820h，PH值在7.0時，流加尿素量為0.5%0.8% ;發(fā)酵至2425h 流加尿素量為0.1%0.2 ;風(fēng)壓控制在O.IMPa。通風(fēng)比一般控制在1:0.12，發(fā) 酵時間一般為2832h，再發(fā)酵過程中，要及時加入消泡劑。在發(fā)酵初期，菌體生長遲滯，約 24 h后即進人對數(shù)生長期，代謝旺盛， 糖耗快，這時必須流加尿素以供給氮源。本階段主要是菌體生長，幾乎不產(chǎn)酸， 菌體內(nèi)生物素含量由豐富轉(zhuǎn)為貧乏，時間約 12 h。隨后轉(zhuǎn)人谷氨酸合成階段， 此時菌體濃度基本不變，糖與尿素分解后產(chǎn)生的a -酮戊二酸和氨主要用來合成 谷氨酸。這一階段應(yīng)及時流加

20、尿素以提供氨及維持谷氨酸合成最適pH7.0 7.4，需大量通氣，并將溫度提高到谷氨酸合成最適溫度 3437 C。發(fā)酵后期，菌體 衰老，糖耗慢，殘?zhí)堑?，需減少流加尿素量。當營養(yǎng)物質(zhì)耗盡、谷氨酸濃度不再 增加時，及時放罐，發(fā)酵周期約為 30h。2.5.7 在發(fā)酵過程中條件的控制如下 氧。谷氨酸產(chǎn)生菌是好氧菌，通風(fēng)和攪拌不僅會影響菌種對氮源和碳源的 利用率，而且會影響發(fā)酵周期和谷氨酸的合成量。 尤其是在發(fā)酵后期， 加大通氣 量有利于谷氨酸的合成。 溫度。菌種生長的最適溫度為 3032 C。當菌體生長到穩(wěn)定期，適當提高溫度有利于產(chǎn)酸，因此，在發(fā)酵后期，可將溫度提高到3436 C。 pH。谷氨酸產(chǎn)生菌發(fā)

21、酵的最適pH在7.08.0。但在發(fā)酵過程中，隨著 營養(yǎng)物質(zhì)的利用，代謝產(chǎn)物的積累，培養(yǎng)液的 pH 會不斷變化。如隨著氮源的利 用，放出氨， pH 會上升;當糖被利用生成有機酸時， pH 會下降。 磷酸鹽。 它是谷氨酸發(fā)酵過程中必需的， 但濃度不能過高， 否則會轉(zhuǎn)向纈 氨酸發(fā)酵。發(fā)酵結(jié)束后，常用離子交換樹脂法等進行提取。2.6 谷氨酸的提取發(fā)酵后，發(fā)酵液呈不太粘稠的液體，PH值為6.07.0，谷氨酸含量4% 8%。待發(fā)酵后，應(yīng)立即進行谷氨酸提取。在提取谷氨酸之前應(yīng)先進行菌體的分 離。從發(fā)酵液中提取谷氨酸常用的方法是：等電點 -離子交換法。將發(fā)酵液放入 等電罐中攪拌冷卻，加入菌體細麩酸，并使降溫至

22、35C,加演算調(diào)PH值。前期加酸速度稍快， 1h 左右將發(fā)酵液的 PH 值調(diào)至 5.0，中期加酸要慢，經(jīng)過 2h將PH值調(diào)至4.04.5，停止加酸，育晶12h，然后加酸使PH值調(diào)至谷 氨酸等電點3.03.2。然后攪拌1214h，使晶體不斷長大，再靜置沉降 4 6h ，放出上清夜，去除谷氨酸結(jié)晶表面少量的菌體細麩酸，將底部的谷氨酸結(jié) 晶取出后， 進行離心分離。 將分離的母液和洗水則合于等電點上層清夜， 作為一 次母液。由低溫等電點結(jié)晶這一步所得的谷氨酸提取率達 70%80%，母液中 還殘存 1.0%1.3%的谷氨酸，可采用離子交換法收回。上柱前，一次母液常用離子交換法洗脫時的后流分調(diào) PH 值至

23、 56。從交 換柱底進料， 料液不斷從柱上部溢出。 上柱過程中流速要控制適當。 當達到交換 容量時停加柱液，水洗柱子除去殘存菌體等雜質(zhì)，然后用75 C熱水預(yù)防樹脂，當柱溫達到60 C時，放凈熱水，從柱子上部用60 C、45%的NaOH溶液洗脫。 洗脫的開始流出液 PH 值為 2.02.5，收集為前流分， 谷氨酸含量很底作沖洗水 用。接著是谷氨酸含量很高的流分，谷氨酸含量很少，銨離子量較多，當流出液 PH值在911，停止搜集，這部分流出液用來調(diào)節(jié)上柱母液 PH值，并回收其 中的谷氨酸。搜集的高流粉分用酸調(diào) PH 值至 3.03.2。一般采用加晶種快速冷卻法。 要 求在0.5h內(nèi)從流出時6070

24、C冷卻至25 C以下，攪拌冷卻4560min ，谷氨酸結(jié)晶大量析出，靜置，真空抽濾，水洗，離心分離得到谷氨酸。3、計算書3.150t/aL-谷氨酸工廠發(fā)酵車間的物料衡算3.1.1L-谷氨酸發(fā)酵工藝流程示意圖(見附圖 1)L-谷氨酸發(fā)酵采用淀粉原料，雙酶法糖化，中糖發(fā)酵，一次等電點提取的工-f-p乙。3.1.2工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(1) 主要技術(shù)指標表3.L-谷氨酸發(fā)酵主要技術(shù)指標指標名稱指標數(shù)指標名稱指標數(shù)生產(chǎn)規(guī)模50t/a發(fā)酵初糖150kg/m3生產(chǎn)方法中糖發(fā)酵，一次等電淀粉糖化轉(zhuǎn)化率95%點提取生產(chǎn)天數(shù)300糖酸轉(zhuǎn)化率48%產(chǎn)品質(zhì)量純度99%谷氨酸含量90%倒罐率1.0%谷氨酸提取率80

25、%發(fā)酵周期48h日產(chǎn)量0.17t/a(2) 主要原材料質(zhì)量指標淀粉原料中淀粉含量80%，含水14%(3) 二級種子培 養(yǎng)基 (g/l )配方如下:表4.二級種子培養(yǎng)基配方淀粉25硫酸鎂0.6硫酸亞鐵0.002糖蜜20泡敵0.6尿素3.5玉米槳510硫酸氫二鉀1.0硫酸錳0.002(4)發(fā)酵培養(yǎng)基(:g/l )配方如下：表5.發(fā)酵培養(yǎng)基(g/l )配方淀粉150硫酸鎂0.6硫酸亞鐵0.002糖蜜4泡敵0.6尿素40植物油1.5硫酸氫二鉀0.2硫酸錳0.002氯化鉀0.8接種量2%3.1.3發(fā)酵車間的物料衡算以生產(chǎn)1000kg純度100%的L-谷氨酸，需耗用的原料及其他物料量為例(1 )發(fā)酵液量V

26、1=1000 十(150 X48% X80% X99%)=17.54(mA3)式中:150-發(fā)酵培養(yǎng)基初糖濃度kg/mA348%- 糖酸轉(zhuǎn)化率80%- 谷氨酸提取率99%- 除去倒罐率后的發(fā)酵成功率(2) 發(fā)酵液配制需水解糖量以純糖汁 m i =V1 xi50=2631(kg)(3) 二級種液量 V2=2%V1=0.351(mA3)二級種子培養(yǎng)液需水解糖量 m2=25 xV2=8.78(kg)式中:25- 二級種液含糖量 (kg/mA3)(5) 生產(chǎn) 1000kgL- 谷氨酸所需水解糖總量為m=m 1+m 2=2639.78(kg)(6) 耗用淀粉原料量理論上， 1000kg 淀粉轉(zhuǎn)化生成葡萄

27、糖量為 111kg 故理論上耗用淀粉量為：m淀粉=2639.78/(80% X95% X111%)=3129.2(kg)式中:80%- 淀粉原料含純淀粉量95%- 淀粉轉(zhuǎn)化率(7) 尿素耗用量二級種子液耗尿素量為 3.5XV2=1.23(kg)發(fā)酵培養(yǎng)基耗尿素量為40 xVi=701.6(kg)共耗 1.23+701.6=702.83(kg)(8) 甘蔗糖蜜耗用量二級種液耗用糖蜜量為20 xV2=7.02(kg)發(fā)酵培養(yǎng)基耗用糖蜜量4 xVi=70.16(kg)共耗 7.02+70.16=77.18(kg)(9) 氯化鉀耗量 mkcl=0.8 xV1=14.04(kg)(10) 磷酸氫二鉀耗用

28、量 m3=0.2V 1=3.508(kg)(11) 硫酸鎂耗用量 m硫酸鎂=0.6(V i+V2)=10.74(kg)(12) 泡敵耗用量 m 泡敵=0.6 x(V1+V2)=10.74(kg)(13) 植物油耗用量 m 植物油=1.5 xV1=26.31(kg)(14) 谷氨酸量 發(fā)酵液谷氨酸量 m1x48%(1-1%)=1250.3(kg) 實際生產(chǎn)的谷氨酸量(提取率 80% ) 1250.3 X80%=1000.2(kg)3.1.450t/aL- 谷氨酸發(fā)酵車間的物料衡算表由上述生產(chǎn) 1000kgL- 谷氨酸(100% 純度)的物料衡算結(jié)果，可求得 100t/a物料衡算表表6.年產(chǎn)L-谷

29、氨酸噸的物料衡算表物料名稱生產(chǎn)1tL-谷氨酸(100%)物料量50t/a物料量每發(fā)酵周期物料量發(fā)酵液量/mA317.548775.84二級種子液量/口八30.35117.550.117發(fā)酵用糖26311.266E5843.66二級種子液用糖8.784392.92糖液總量2639.781.32E51043.06淀粉3129.21.56E5521.53尿素702.8335141.5234.26糖蜜77.18385925.72氯化鉀14.047024.68磷酸氫二鉀3.51175.51.17硫酸鎂10.745373.58泡敵10.745373.58植物油26.311315.58.77谷氨酸1000.

30、2500001333.343.250t/aL- 谷氨酸發(fā)酵車間熱量衡算3.2.1 蒸汽消耗量計算(1) 按直接蒸汽混合加熱估計升溫過程所需的蒸汽量D1Di=G Xc(t2-ti)(1+ n/(i-t 2 Xc)=877 X1.08 X1000 X(121-20) X4.18 X(1+10%)/(2725.3-121X4.18)=1.62 X10E5(千克)式中:G培養(yǎng)基液體量，千克C 培養(yǎng)基料液比熱容，千焦/ (千克X攝氏度)t2加熱到的料液溫度，攝氏度11 加熱開始的料液溫度，攝氏度i蒸汽熱焓，千焦/千克n加熱過程中熱損失而增加的蒸汽消耗量 5%-10%.這里取10%D1升溫過程中所需蒸汽量

31、，千克(2) 發(fā)酵罐實罐滅菌保溫時的蒸汽量 D2保溫時蒸汽消耗量 D 2與操作有很大關(guān)系 ,比較難計算 .一般按直接蒸汽加熱時消耗量的30%-50% 來估算，D2= (30%-50% ) D1D2=50% XD1=0.81 X10E5(千克)(3) 發(fā)酵罐實罐滅菌過程的蒸汽消耗量 DD=D 1+D 2=2.43 X10E5(千克)(4) 種子罐實罐滅菌蒸汽消耗量 D0所以根據(jù)種子罐的接種量為 2%估算蒸汽消耗量為 D0=2%D=4860( 千克)(5) 發(fā)酵車間總消耗蒸汽量 D 總D 總=D+D o=2.47 X10E6(千克)(6) 全廠消耗蒸汽量 D 全D 全=1.2D 總=2.97 X1

32、0E5(千克)3.2.2 冷卻水用量計算( 1 )滅菌降溫 Q 的計算Q=CM 何=877 X1.08 X1000 X4.18 X(121-32)=3.52 X1OE5(千焦)(2) 發(fā)酵熱 QF 的計算Qf=1% XQ=3.52 X10E3(千焦)(3) 計算冷卻水用量W=(Q+Q f)/C24=3.52 X10E5+3.52 X10E3/ (4.18 X3) =2.84 Xl0E4kg式中C2冷卻水的比熱容，千焦/(千克X攝氏度)循環(huán)水取3 C ;冷凍水或冷鹽水取5 CW冷卻水用量，千克所以根據(jù)種子罐的接種量為 2%估算冷卻水用量為 (1+2%)W=2.89 X10E4kg則根據(jù)經(jīng)驗估算的整個工廠水用量為 2