生物化工工藝實(shí)例_圖文

1、第一節(jié)第一節(jié) 氨基酸生產(chǎn)工藝氨基酸生產(chǎn)工藝 自然界中有二十多種氨基酸，這些氨基酸自然界中有二十多種氨基酸，這些氨基酸構(gòu)成了所有生物所需的各種各樣的蛋白質(zhì)。構(gòu)成了所有生物所需的各種各樣的蛋白質(zhì)。氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，它參與生氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，它參與生物體的各種代謝，有各種生理功能。人類要物體的各種代謝，有各種生理功能。人類要維持生命活動(dòng)，就必須獲得各種氨基酸。但維持生命活動(dòng)，就必須獲得各種氨基酸。但是有八種氨基酸人類自身不能合成，必須從是有八種氨基酸人類自身不能合成，必須從食物中攝取。食物中攝取。 按氨基酸在人體內(nèi)是否能被合成，分為：按氨基酸在人體內(nèi)是否能被合成，分為： （1

2、 1）必需氨基酸）必需氨基酸 指人體內(nèi)不能合成或合指人體內(nèi)不能合成或合成的速度不能滿足機(jī)體需要的氨基酸。異亮氨成的速度不能滿足機(jī)體需要的氨基酸。異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸和纈氨酸為必需氨基酸。氨酸、色氨酸和纈氨酸為必需氨基酸。 （2 2）非必需氨基酸）非必需氨基酸 除上述八種必需氨基除上述八種必需氨基酸外，其它均屬非必需氨基酸。酸外，其它均屬非必需氨基酸。 提取法提取法 18201820年有人在實(shí)驗(yàn)室水解蛋白制取氨基酸。年有人在實(shí)驗(yàn)室水解蛋白制取氨基酸。 18661866年立好生年立好生Ritthansen利用利用H H2

3、 2SOSO4 4從從小麥面筋制小麥面筋制取取GluGlu（名稱來(lái)源于此）。（名稱來(lái)源于此）。 19081908年從海帶中提取了年從海帶中提取了GluGlu，并制取了味之素（味精，并制取了味之素（味精，Monosodium Glutamate Monosodium Glutamate ，MSGMSG）。）。 19101910年日本人開始利用小麥面筋工業(yè)化制取味精。年日本人開始利用小麥面筋工業(yè)化制取味精。 19361936年美國(guó)人開始從年美國(guó)人開始從Stiffen molassesStiffen molasses（廢糖蜜）（廢糖蜜）制取味精。制取味精。 （1）氨基酸生產(chǎn)的發(fā)展史）氨基酸生產(chǎn)的發(fā)展

4、史1 1、概述、概述 過(guò)去氨基酸都是從蛋白質(zhì)水解液中分離提取過(guò)去氨基酸都是從蛋白質(zhì)水解液中分離提取的，的，19561956年，日本人首先利用發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨年，日本人首先利用發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸后，氨基酸的發(fā)酵生產(chǎn)發(fā)展很快，目前絕大酸后，氨基酸的發(fā)酵生產(chǎn)發(fā)展很快，目前絕大多數(shù)氨基酸已能用發(fā)酵法或酶法生產(chǎn)。多數(shù)氨基酸已能用發(fā)酵法或酶法生產(chǎn)。見表見表6-16-1（2 2） 我國(guó)氨基酸生產(chǎn)的發(fā)展情況我國(guó)氨基酸生產(chǎn)的發(fā)展情況 我國(guó)起始于我國(guó)起始于19231923（上海天廚），（上海天廚），19321932沈陽(yáng)味精沈陽(yáng)味精廠，當(dāng)時(shí)年產(chǎn)量廠，當(dāng)時(shí)年產(chǎn)量200-300T200-300T（提取法）。（提取法）。 我

5、國(guó)發(fā)酵法生產(chǎn)味精起始于我國(guó)發(fā)酵法生產(chǎn)味精起始于19641964年，年，20002000年年8080萬(wàn)萬(wàn)T T ，20052005年接近年接近100100萬(wàn)萬(wàn)T T。 中國(guó)現(xiàn)有氨基酸企業(yè)以谷氨酸生產(chǎn)為主，其次中國(guó)現(xiàn)有氨基酸企業(yè)以谷氨酸生產(chǎn)為主，其次是賴氨酸，其它有幾種生產(chǎn)規(guī)模較小的工業(yè)化是賴氨酸，其它有幾種生產(chǎn)規(guī)模較小的工業(yè)化產(chǎn)品。產(chǎn)品。 2. 2.氨基酸的應(yīng)用氨基酸的應(yīng)用 氨基酸在食品、醫(yī)藥、飼料、化工、農(nóng)業(yè)等行業(yè)有氨基酸在食品、醫(yī)藥、飼料、化工、農(nóng)業(yè)等行業(yè)有廣泛用途。廣泛用途。 （1 1）食品工業(yè)）食品工業(yè) 是最早應(yīng)用氨基酸的領(lǐng)域，是最早應(yīng)用氨基酸的領(lǐng)域，消費(fèi)量占總量的消費(fèi)量占總量的6060

6、，主要用于強(qiáng)化食品，調(diào)，主要用于強(qiáng)化食品，調(diào)味調(diào)香、抗氧化劑、消除異味，防止食品色香味調(diào)香、抗氧化劑、消除異味，防止食品色香味的變化，提高食品風(fēng)味及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。如苯丙味的變化，提高食品風(fēng)味及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。如苯丙氨酸和天冬氨酸制成的氨酸和天冬氨酸制成的甜味肽甜味肽，其甜味是蔗糖，其甜味是蔗糖的的200200倍。倍。 生活實(shí)例生活實(shí)例：新型：新型甜味劑甜味劑阿斯巴甜阿斯巴甜 又名蛋白糖，是天冬氨酸和苯丙氨酸合成的二又名蛋白糖，是天冬氨酸和苯丙氨酸合成的二肽甜味劑，是一種相當(dāng)蔗糖甜度肽甜味劑，是一種相當(dāng)蔗糖甜度200200倍的低熱倍的低熱值高甜度的新型甜味劑。它具有安全、易吸收、值高甜度的新型甜味劑。它具

7、有安全、易吸收、不致齲齒等優(yōu)點(diǎn)，可供糖尿病患者及忌糖者的不致齲齒等優(yōu)點(diǎn)，可供糖尿病患者及忌糖者的嬰幼兒食用，是老年?duì)I養(yǎng)食品和保健食品的優(yōu)嬰幼兒食用，是老年?duì)I養(yǎng)食品和保健食品的優(yōu)良甜味劑；可以制成新型糖的替代品直接加入良甜味劑；可以制成新型糖的替代品直接加入飲料或食品中；大量用于飲料，果醬、口香糖、飲料或食品中；大量用于飲料，果醬、口香糖、乳制品、罐頭、蜜餞嬰幼兒食品等多種食品中，乳制品、罐頭、蜜餞嬰幼兒食品等多種食品中，至今已有至今已有30003000多種食品使用多種食品使用阿斯巴甜阿斯巴甜。（2）醫(yī)藥工業(yè)）醫(yī)藥工業(yè) 氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，參與體內(nèi)氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位，參與體內(nèi)

8、代謝和各種生理活動(dòng)，因此可用于治療各種代謝和各種生理活動(dòng)，因此可用于治療各種疾病?？芍瞥捎兄委熥饔玫乃幬锛案鞣N氨基疾病?？芍瞥捎兄委熥饔玫乃幬锛案鞣N氨基酸營(yíng)養(yǎng)制劑。酸營(yíng)養(yǎng)制劑。-大輸液和治療藥物。大輸液和治療藥物。 （3 3）飼料工業(yè)）飼料工業(yè) 及無(wú)公害農(nóng)藥及無(wú)公害農(nóng)藥在飼料中加入賴氨酸、蘇氨酸和在飼料中加入賴氨酸、蘇氨酸和DL-DL-蛋氨酸，能蛋氨酸，能提高飼料中蛋白質(zhì)利用率，校正配合飼料中氨基提高飼料中蛋白質(zhì)利用率，校正配合飼料中氨基酸不全或配比失衡，增加飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。酸不全或配比失衡，增加飼料營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。合成氨基酸衍生物可作為鋤草劑和無(wú)毒農(nóng)藥。合成氨基酸衍生物可作為鋤草劑和無(wú)毒農(nóng)藥。 （4

9、 4）化工）化工 用谷氨酸可制成無(wú)刺激性能洗滌用谷氨酸可制成無(wú)刺激性能洗滌劑劑十二烷基谷氨酸鈉肥皂，能保持皮膚濕潤(rùn)十二烷基谷氨酸鈉肥皂，能保持皮膚濕潤(rùn)的潤(rùn)膚劑的潤(rùn)膚劑焦谷氨酸鈉和質(zhì)量接近天然皮革的焦谷氨酸鈉和質(zhì)量接近天然皮革的聚谷氨酸人造革，以及人造纖維和涂料。絲氨酸聚谷氨酸人造革，以及人造纖維和涂料。絲氨酸用于用于雪花膏等。雪花膏等。二、谷氨酸發(fā)酵二、谷氨酸發(fā)酵 谷氨酸可用用蛋白質(zhì)水解法和合成法制取，但谷氨酸可用用蛋白質(zhì)水解法和合成法制取，但目前主要采用發(fā)酵法。目前主要采用發(fā)酵法。 1 1淀粉水解糖的制備淀粉水解糖的制備 發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸的原料是薯類、玉米、木發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸的原料是薯類、玉

10、米、木薯淀粉、椰子樹淀粉等淀粉的水解糖或糖蜜。薯淀粉、椰子樹淀粉等淀粉的水解糖或糖蜜。 生產(chǎn)菌為短桿菌，北京棒桿菌等。生產(chǎn)菌為短桿菌，北京棒桿菌等。 淀粉淀粉- -需要用酶法水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖需要用酶法水解轉(zhuǎn)化為葡萄糖谷氨酸谷氨酸 （ - -氨基戊二酸）氨基戊二酸） O C-OH 第一代鮮味劑第一代鮮味劑 H2N- C- H L-L-谷氨酸單鈉鹽谷氨酸單鈉鹽味精味精 H-C-H H-C-H H-C O OH L-型 酶法水解過(guò)程：液化酶法水解過(guò)程：液化-糖化糖化-葡萄糖葡萄糖淀粉酶淀粉酶糖化酶糖化酶2 2、生物合成機(jī)制、生物合成機(jī)制 谷氨酸的生物合成途徑大致是：谷氨酸的生物合成途徑大致是： 葡萄

11、糖經(jīng)糖酵解（葡萄糖經(jīng)糖酵解（EMPEMP途徑）途徑）和己糖磷酸和己糖磷酸支路（支路（HMPHMP途徑）生成丙酮酸，一部分氧化成途徑）生成丙酮酸，一部分氧化成乙酰輔酶乙酰輔酶A A（乙酰（乙酰C CO OA A），一部分固定），一部分固定COCO2 2生成草生成草酰乙酸。然后進(jìn)入三羧酸循環(huán)，生成酰乙酸。然后進(jìn)入三羧酸循環(huán)，生成酮戊酮戊二酸二酸。酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶的催化及酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶的催化及有有NH4+NH4+存在的條件下，生成谷氨酸。即，谷氨存在的條件下，生成谷氨酸。即，谷氨酸的生物合成途徑包括酸的生物合成途徑包括EMPEMP、HMPHMP、TCATCA循環(huán)、循環(huán)、DCADCA循環(huán)

12、和循環(huán)和COCO2 2固定作用等。固定作用等。谷氨酸生產(chǎn)菌種谷氨酸生產(chǎn)菌種NH42.2.谷氨酸的生物合成谷氨酸的生物合成生物素缺乏生物素缺乏lC6H12O6 + NH4+ = C5H9O4 N + CO2 l理論產(chǎn)率：理論產(chǎn)率：147 / 180 = 81.7%l實(shí)際產(chǎn)率？實(shí)際產(chǎn)率？l谷氨酸積累后不斷地透過(guò)細(xì)胞膜分泌到培養(yǎng)基谷氨酸積累后不斷地透過(guò)細(xì)胞膜分泌到培養(yǎng)基中得到積累。中得到積累。 谷氨酸發(fā)酵受環(huán)境條件影響很大，氧、銨、谷氨酸發(fā)酵受環(huán)境條件影響很大，氧、銨、pHpH、生物素等若控制不當(dāng)，往往會(huì)發(fā)生發(fā)酵、生物素等若控制不當(dāng)，往往會(huì)發(fā)生發(fā)酵轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。 利用此原理可以人為地控制環(huán)境使

13、發(fā)酵發(fā)生利用此原理可以人為地控制環(huán)境使發(fā)酵發(fā)生轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。三、谷氨酸發(fā)酵的工藝控制三、谷氨酸發(fā)酵的工藝控制（一）培養(yǎng)基（一）培養(yǎng)基 1. 1. 碳源：碳源：淀粉水解糖淀粉水解糖、糖蜜、乙醇、烷烴、糖蜜、乙醇、烷烴 （1 1）淀粉水解糖的制備）淀粉水解糖的制備 （2 2）糖蜜原料）糖蜜原料目前以糖質(zhì)原料為碳源的谷氨酸產(chǎn)生菌均為生目前以糖質(zhì)原料為碳源的谷氨酸產(chǎn)生菌均為生物素缺陷型物素缺陷型 2. 2.氮源：銨鹽、尿素、氨水氮源：銨鹽、尿素、氨水 C/NC/N100100：1515 2121，實(shí)際高達(dá)，實(shí)際高達(dá)100100：2828 因?yàn)椋阂驗(yàn)椋? 1）用于調(diào)整）用于調(diào)整pHpH。 2 2）分解產(chǎn)生

14、）分解產(chǎn)生的的NHNH3 3從發(fā)酵液中逸出。從發(fā)酵液中逸出。 產(chǎn)酸階段：產(chǎn)酸階段： NHNH4 4+ +不足不足：使：使 - -酮戊二酸蓄積而很少有谷氨酸生成。酮戊二酸蓄積而很少有谷氨酸生成。 NHNH4 4+ +過(guò)量：促使谷氨酸生成谷氨酰胺。過(guò)量：促使谷氨酸生成谷氨酰胺。3.3.無(wú)機(jī)鹽：磷酸鹽、鎂、鉀、鈉、鐵、錳、銅，其中無(wú)機(jī)鹽：磷酸鹽、鎂、鉀、鈉、鐵、錳、銅，其中 磷酸鹽對(duì)發(fā)酵有顯著影響。磷酸鹽對(duì)發(fā)酵有顯著影響。 不足：糖代謝受抑制，菌體生長(zhǎng)不足。不足：糖代謝受抑制，菌體生長(zhǎng)不足。 過(guò)多：過(guò)多：a.a.細(xì)胞膜磷脂生成量多，不利于谷氨酸排出。細(xì)胞膜磷脂生成量多，不利于谷氨酸排出。 b.b.促

15、使丙酮酸和乙醛（由丙酮酸脫羧生成）縮促使丙酮酸和乙醛（由丙酮酸脫羧生成）縮 合生成纈氨酸的前體物合生成纈氨酸的前體物 乙醛乳酸，乙醛乳酸， 使使纈氨酸在發(fā)酵液中蓄積。纈氨酸在發(fā)酵液中蓄積。 4. 4. 生長(zhǎng)因子：生物素生長(zhǎng)因子：生物素 作用：影響細(xì)胞膜通透性和代謝途徑。作用：影響細(xì)胞膜通透性和代謝途徑。 （1 1）作為催化脂肪酸生物合成最初反應(yīng)的關(guān)鍵酶乙酰）作為催化脂肪酸生物合成最初反應(yīng)的關(guān)鍵酶乙酰 CoACoA的輔酶，參與脂肪酸的生物合成，進(jìn)而影響的輔酶，參與脂肪酸的生物合成，進(jìn)而影響 磷酯的合成。磷酯的合成。 （2 2）濃度過(guò)大：促進(jìn)菌體生長(zhǎng)，谷氨酸產(chǎn)量低。因?yàn)椋海舛冗^(guò)大：促進(jìn)菌體生長(zhǎng)，

16、谷氨酸產(chǎn)量低。因?yàn)椋?a.a.乙醛酸循環(huán)活躍，乙醛酸循環(huán)活躍， - -酮戊二酸生成量減少。酮戊二酸生成量減少。 b.b.轉(zhuǎn)氨酶活力增強(qiáng)，谷氨酸轉(zhuǎn)變成其它氨基酸。轉(zhuǎn)氨酶活力增強(qiáng)，谷氨酸轉(zhuǎn)變成其它氨基酸。 生物素：生物素：B B族維生素的一種，又稱維生素族維生素的一種，又稱維生素H H或輔酶或輔酶R R。是合成脂肪酸所必需的。目前生。是合成脂肪酸所必需的。目前生產(chǎn)上以玉米漿、麩皮煮出汁、糖蜜等天然原產(chǎn)上以玉米漿、麩皮煮出汁、糖蜜等天然原料作為其來(lái)源。料作為其來(lái)源。濃度一般為濃度一般為2-5g/L2-5g/L。若生物素缺乏若生物素缺乏菌體生長(zhǎng)不好，谷氨酸產(chǎn)量菌體生長(zhǎng)不好，谷氨酸產(chǎn)量低低 （二）（二）

17、pHpH的影響及其控制的影響及其控制 作用機(jī)理：主要影響酶的活性和菌的代謝。作用機(jī)理：主要影響酶的活性和菌的代謝。 在氮源供應(yīng)充分和微酸性條件下，谷氨酸發(fā)在氮源供應(yīng)充分和微酸性條件下，谷氨酸發(fā)酵轉(zhuǎn)向谷氨酰胺發(fā)酵。酵轉(zhuǎn)向谷氨酰胺發(fā)酵。 pHpH控制在中性或微堿性控制在中性或微堿性7-87-8。 方法：流加尿素和氨水。方法：流加尿素和氨水。（三）溫度的影響及其控制（三）溫度的影響及其控制 菌體生長(zhǎng)達(dá)一定程度后開始產(chǎn)生氨基酸，菌菌體生長(zhǎng)達(dá)一定程度后開始產(chǎn)生氨基酸，菌體生長(zhǎng)最適溫度和氨基酸合成的最適溫度不體生長(zhǎng)最適溫度和氨基酸合成的最適溫度不同。同。 菌體生長(zhǎng)階段：菌體生長(zhǎng)階段：3030 3434 產(chǎn)

18、酸階段：產(chǎn)酸階段：3535 3737四、谷氨酸的生產(chǎn)工藝四、谷氨酸的生產(chǎn)工藝 谷氨酸的生產(chǎn)工藝包括谷氨酸的生產(chǎn)工藝包括發(fā)酵和提純發(fā)酵和提純兩部分。兩部分。生產(chǎn)工藝示意圖生產(chǎn)工藝示意圖1 1、發(fā)酵方法、發(fā)酵方法 發(fā)酵培養(yǎng)基：發(fā)酵培養(yǎng)基組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（）如下：發(fā)酵培養(yǎng)基：發(fā)酵培養(yǎng)基組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（）如下：水解糖水解糖 121214 KCl14 KCl： 0.050.05MgSOMgSO4 47H7H2 2O O 0.06 0.06 尿素尿素 0.50.50.80.8玉米漿玉米漿 0.6 ml pH 7.00.6 ml pH 7.0NaNa2 2HPOHPO2 2 0.17 0.17 其種子培養(yǎng)基為

19、：一級(jí)種子培養(yǎng)基中其種子培養(yǎng)基為：一級(jí)種子培養(yǎng)基中含糖量要含糖量要低，一般在低，一般在2.52.5左右，其配方的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（）如下：左右，其配方的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（）如下：葡萄糖葡萄糖 2.52.5K K2 2HPOHPO4 4 0.1 0.1玉米漿玉米漿 2.52.53.0ml3.0mlMgSOMgSO4 47H7H2 2O 0.04O 0.04pH 7.0pH 7.0二級(jí)培養(yǎng)基組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（）二級(jí)培養(yǎng)基組成的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（） 水解糖水解糖 3.0 3.0 尿素尿素 0.60.6 水解糖水解糖 0.50.50.60.6 MgSO MgSO4 47H7H2 2O 0.1O 0.10.20.2 pH 7.0

20、 pH 7.0 培養(yǎng)條件：一級(jí)種子培養(yǎng)條件培養(yǎng)條件：一級(jí)種子培養(yǎng)條件 在在1000ml1000ml三角燒瓶中，裝入一三角燒瓶中，裝入一級(jí)種子培養(yǎng)基級(jí)種子培養(yǎng)基180180200ml200ml，以，以8 8層紗布覆蓋瓶口，并用細(xì)繩扎層紗布覆蓋瓶口，并用細(xì)繩扎緊，瓶口外再用牛皮紙裹緊，同樣用細(xì)繩扎牢。將三角燒瓶放緊，瓶口外再用牛皮紙裹緊，同樣用細(xì)繩扎牢。將三角燒瓶放在高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌。滅菌后接種，然后置搖床上，在在高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌。滅菌后接種，然后置搖床上，在30303232振蕩培養(yǎng)振蕩培養(yǎng)10101212小時(shí)。小時(shí)。2.2.提取方法提取方法 谷氨酸的提取方法有水解等電點(diǎn)法、低溫等電點(diǎn)谷氨

21、酸的提取方法有水解等電點(diǎn)法、低溫等電點(diǎn)法、離子交換法、等電點(diǎn)離子交換法、鹽酸鹽法、法、離子交換法、等電點(diǎn)離子交換法、鹽酸鹽法、鋅鹽法、鈣鹽法、電滲析法等方法。其中以鋅鹽法、鈣鹽法、電滲析法等方法。其中以等電點(diǎn)等電點(diǎn)法和離子交換法法和離子交換法較普遍。較普遍。 等電點(diǎn)法等電點(diǎn)法 谷氨酸的等電點(diǎn)為谷氨酸的等電點(diǎn)為pIpI=3.22=3.22故將發(fā)酵故將發(fā)酵液用鹽酸調(diào)節(jié)到液用鹽酸調(diào)節(jié)到pH=3.22pH=3.22，谷氨酸就可分離析出。此，谷氨酸就可分離析出。此法操作方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，一次收率達(dá)法操作方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，一次收率達(dá)7070左右；缺左右；缺點(diǎn)是周期長(zhǎng)，占地面積大。下圖表示等電點(diǎn)法提取點(diǎn)是周期長(zhǎng)

22、，占地面積大。下圖表示等電點(diǎn)法提取谷氨酸的工藝流程。谷氨酸的工藝流程。等電點(diǎn)法提取谷氨酸工藝流程等電點(diǎn)法提取谷氨酸工藝流程 離子交換法離子交換法 當(dāng)發(fā)酵液的當(dāng)發(fā)酵液的pHpH值低于值低于3.223.22時(shí)時(shí)，谷氨酸以陽(yáng)離子狀態(tài)存在，可用陽(yáng)離子交換樹脂谷氨酸以陽(yáng)離子狀態(tài)存在，可用陽(yáng)離子交換樹脂來(lái)提取吸附在樹脂上的谷氨酸陽(yáng)離子，并可用堿來(lái)提取吸附在樹脂上的谷氨酸陽(yáng)離子，并可用堿洗下來(lái)，收集谷氨酸洗脫流分，經(jīng)冷卻，加鹽酸洗下來(lái)，收集谷氨酸洗脫流分，經(jīng)冷卻，加鹽酸調(diào)調(diào)pH=3.0pH=3.03.23.2進(jìn)行結(jié)晶進(jìn)行結(jié)晶, ,再用離心分離機(jī)分離即再用離心分離機(jī)分離即可得谷氨酸結(jié)晶可得谷氨酸結(jié)晶. .此法

23、過(guò)程簡(jiǎn)單此法過(guò)程簡(jiǎn)單, ,周期短周期短, ,設(shè)。設(shè)設(shè)。設(shè)備省，占地少，提取總收率可達(dá)備省，占地少，提取總收率可達(dá)85859090，缺點(diǎn)，缺點(diǎn)是酸堿用量大是酸堿用量大, ,廢液污染環(huán)境。下圖表示離子交廢液污染環(huán)境。下圖表示離子交換法提取谷按酸的工藝流程。換法提取谷按酸的工藝流程。 離子交換法提取谷氨酸的工藝流程離子交換法提取谷氨酸的工藝流程 五、谷氨酸鈉（味精）的生產(chǎn)五、谷氨酸鈉（味精）的生產(chǎn) 谷氨酸的中和谷氨酸的中和 味精是谷氨酸單鈉鹽味精是谷氨酸單鈉鹽谷氨酸的飽和溶液加堿進(jìn)行中和，中和反應(yīng)的谷氨酸的飽和溶液加堿進(jìn)行中和，中和反應(yīng)的pHpH值應(yīng)控制在第二等電點(diǎn)值應(yīng)控制在第二等電點(diǎn)pH=6.96

24、pH=6.96。當(dāng)當(dāng)pHpH值太高時(shí)，值太高時(shí)，生成的谷氨酸二鈉增多，而谷氨酸二鈉沒有鮮味。生成的谷氨酸二鈉增多，而谷氨酸二鈉沒有鮮味。 中和液的除鐵、除鋅中和液的除鐵、除鋅 由于生產(chǎn)原料不純、生產(chǎn)設(shè)備腐蝕及生產(chǎn)工藝由于生產(chǎn)原料不純、生產(chǎn)設(shè)備腐蝕及生產(chǎn)工藝等原因，使中和液中鐵、鋅離子超標(biāo)，必須將等原因，使中和液中鐵、鋅離子超標(biāo)，必須將其除去。目前除鐵、鋅離子的方法主要有硫化其除去。目前除鐵、鋅離子的方法主要有硫化鈉和樹脂法兩種。鈉和樹脂法兩種。 硫化鈉法是利用硫化鈉可與硫化鈉法是利用硫化鈉可與Fe2+Fe2+、Zn2+Zn2+反反應(yīng)生成硫化鹽沉淀而除去鐵、鋅雜質(zhì)。應(yīng)生成硫化鹽沉淀而除去鐵、鋅雜

25、質(zhì)。 樹脂法是利用弱酸性陽(yáng)離子交換樹脂，吸樹脂法是利用弱酸性陽(yáng)離子交換樹脂，吸附鐵或鋅得以將其除去。這種方法不但解決了附鐵或鋅得以將其除去。這種方法不但解決了硫化法引起的環(huán)境污染問題，改善了操作條件，硫化法引起的環(huán)境污染問題，改善了操作條件，而且提高了味精質(zhì)量，是一種較為理想的除鐵而且提高了味精質(zhì)量，是一種較為理想的除鐵方法方法 3 3谷氨酸中和液的脫色谷氨酸中和液的脫色 一般谷氨酸中和液都具有深淺不同的一般谷氨酸中和液都具有深淺不同的褐色色素褐色色素，必須，必須在結(jié)晶前將其脫除，常用的脫色方法有活性炭脫色法和離在結(jié)晶前將其脫除，常用的脫色方法有活性炭脫色法和離子交換樹脂法兩種。子交換樹脂法兩

26、種。 活性脫色主要是粉末狀的藥用炭和活性脫色主要是粉末狀的藥用炭和GH-15GH-15顆?；钚蕴款w粒活性炭?jī)煞N。粉末活性炭脫色，一種方法是在中和過(guò)程中加炭脫兩種。粉末活性炭脫色，一種方法是在中和過(guò)程中加炭脫色后除去鐵，另一種方法是中和液洗滌除鐵，用谷氨回調(diào)色后除去鐵，另一種方法是中和液洗滌除鐵，用谷氨回調(diào)pH=6.2pH=6.26.46.4蒸汽加熱蒸汽加熱6060，使谷氨酸全部溶解，再加入，使谷氨酸全部溶解，再加入適量的活性炭脫色。經(jīng)粉末活性炭脫色后，往往透光率達(dá)適量的活性炭脫色。經(jīng)粉末活性炭脫色后，往往透光率達(dá)不到要求，需進(jìn)入不到要求，需進(jìn)入GH-15GH-15活性炭進(jìn)行最后一步脫色工序?；?/p>

27、性炭進(jìn)行最后一步脫色工序。 離子交換樹脂的脫色主要靠樹脂的多孔表離子交換樹脂的脫色主要靠樹脂的多孔表面對(duì)色素進(jìn)行吸附，主要是樹脂的基團(tuán)與色面對(duì)色素進(jìn)行吸附，主要是樹脂的基團(tuán)與色素的某些基團(tuán)形成共價(jià)健，因而對(duì)雜質(zhì)起到素的某些基團(tuán)形成共價(jià)健，因而對(duì)雜質(zhì)起到吸附與交換作用，一般選用弱堿性陽(yáng)離子交吸附與交換作用，一般選用弱堿性陽(yáng)離子交換樹脂。換樹脂。 （4 4）中和液的濃縮與結(jié)晶）中和液的濃縮與結(jié)晶 谷氨酸鈉在水中的溶解度很大，要想從溶液中谷氨酸鈉在水中的溶解度很大，要想從溶液中析出結(jié)晶，必須除去大量的水，使溶液達(dá)到飽和狀析出結(jié)晶，必須除去大量的水，使溶液達(dá)到飽和狀態(tài)。工業(yè)上為了避免溫度太高，谷氨酸鈉

28、脫水變成態(tài)。工業(yè)上為了避免溫度太高，谷氨酸鈉脫水變成焦谷氨酸鈉，都采用減壓蒸性發(fā)法來(lái)進(jìn)行中和液的焦谷氨酸鈉，都采用減壓蒸性發(fā)法來(lái)進(jìn)行中和液的濃縮和結(jié)晶，真空度一般在濃縮和結(jié)晶，真空度一般在80kPa80kPa以上，溫度為以上，溫度為65657070。為了使味精結(jié)晶顆粒整齊，一般采用投晶種。為了使味精結(jié)晶顆粒整齊，一般采用投晶種結(jié)晶法，完成結(jié)晶后，經(jīng)離心機(jī)分離，振動(dòng)床干燥、結(jié)晶法，完成結(jié)晶后，經(jīng)離心機(jī)分離，振動(dòng)床干燥、篩分，再經(jīng)過(guò)包裝，即成成品味精。篩分，再經(jīng)過(guò)包裝，即成成品味精。味精對(duì)人體的重要性味精對(duì)人體的重要性 1、生物化學(xué)的研究顯示，味精中的谷氨酸是生物體內(nèi)氨基酸和碳水化合物代謝的重要橋

29、代謝的重要橋梁梁。2、美國(guó)Reeds博士的最新研究發(fā)現(xiàn)，飲食中的谷氨酸進(jìn)入消化道時(shí)，提供消化道表面細(xì)胞代謝所需的大部分能量，也提供其合成必合成必需氨基酸需氨基酸所需的材料。3、Schiffman教授的研究證實(shí)，食物中添加味精可以增加正常老人和患病老人的攝食量攝食量，也顯著地改善營(yíng)養(yǎng)狀況和身體免疫力。 第二節(jié) 有機(jī)酸的生產(chǎn)工藝 有機(jī)酸發(fā)酵工業(yè)是生物工程領(lǐng)域中的一個(gè)重有機(jī)酸發(fā)酵工業(yè)是生物工程領(lǐng)域中的一個(gè)重要且較為成熟的分支要且較為成熟的分支, ,在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中, ,占有一占有一定的地位。有機(jī)酸在傳統(tǒng)發(fā)酵食品中早已得到廣定的地位。有機(jī)酸在傳統(tǒng)發(fā)酵食品中早已得到廣泛應(yīng)用泛應(yīng)用, ,以

30、微生物發(fā)酵法生產(chǎn)且達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)規(guī)以微生物發(fā)酵法生產(chǎn)且達(dá)到工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)品已有十幾種。模的產(chǎn)品已有十幾種。 用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)有機(jī)酸用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)有機(jī)酸, ,以代替從水果和蔬菜等以代替從水果和蔬菜等植物中提取有機(jī)酸植物中提取有機(jī)酸, ,是近年來(lái)由于社會(huì)及市場(chǎng)的需要而開是近年來(lái)由于社會(huì)及市場(chǎng)的需要而開發(fā)出的方法。由于食品、醫(yī)藥、化學(xué)合成等工業(yè)的發(fā)展，發(fā)出的方法。由于食品、醫(yī)藥、化學(xué)合成等工業(yè)的發(fā)展，有機(jī)酸需求驟增有機(jī)酸需求驟增，發(fā)酵法生產(chǎn)有機(jī)酸逐漸發(fā)展成為近代，發(fā)酵法生產(chǎn)有機(jī)酸逐漸發(fā)展成為近代重要的工業(yè)領(lǐng)域。重要的工業(yè)領(lǐng)域。 從消費(fèi)量上來(lái)看，美國(guó)人均消費(fèi)從消費(fèi)量上來(lái)看，美國(guó)人均消費(fèi)150g/

31、150g/年年. .人；日本為人；日本為30g30g，中國(guó)僅有，中國(guó)僅有35g35g，隨著生活，隨著生活水平的提高，無(wú)醇飲料、碳酸飲料、果汁水平的提高，無(wú)醇飲料、碳酸飲料、果汁飲料的大幅增長(zhǎng)，有機(jī)酸的用量將明顯增飲料的大幅增長(zhǎng)，有機(jī)酸的用量將明顯增加。加。 1 1、檸檬酸發(fā)酵、檸檬酸發(fā)酵 檸檬酸是水果中含量極為豐富的一種重要的有檸檬酸是水果中含量極為豐富的一種重要的有機(jī)酸，為無(wú)色半透明晶體或白色顆粒或白色結(jié)機(jī)酸，為無(wú)色半透明晶體或白色顆?；虬咨Y(jié)晶性粉末，常含一分子結(jié)晶水，無(wú)臭，有很強(qiáng)晶性粉末，常含一分子結(jié)晶水，無(wú)臭，有很強(qiáng)的酸味。由于其結(jié)構(gòu)的特殊，使他具有酸性、的酸味。由于其結(jié)構(gòu)的特殊，使他

32、具有酸性、緩沖、絡(luò)合等多種功能。檸檬酸是天然可再生緩沖、絡(luò)合等多種功能。檸檬酸是天然可再生的綠色產(chǎn)品，主要用于食品、制藥、化工和水的綠色產(chǎn)品，主要用于食品、制藥、化工和水處理、無(wú)毒電鍍、造紙、皮革、洗滌劑以及水處理、無(wú)毒電鍍、造紙、皮革、洗滌劑以及水泥緩凝劑等。世界各國(guó)都在利用微生物發(fā)酵法泥緩凝劑等。世界各國(guó)都在利用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)檸檬酸。生產(chǎn)檸檬酸。 我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，生產(chǎn)檸檬酸的原料來(lái)源我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，生產(chǎn)檸檬酸的原料來(lái)源豐富，豐富，20032003年年4545萬(wàn)噸，其中萬(wàn)噸，其中80%80%的檸檬酸銷的檸檬酸銷售國(guó)際市場(chǎng)，是世界上最大的檸檬酸生產(chǎn)售國(guó)際市場(chǎng)，是世界上最大的檸檬酸生產(chǎn)和出口國(guó)

33、。我國(guó)檸檬酸生產(chǎn)基地主要集中和出口國(guó)。我國(guó)檸檬酸生產(chǎn)基地主要集中在安徽、江蘇、山東等玉米和薯類資源豐在安徽、江蘇、山東等玉米和薯類資源豐富的地區(qū)，其中富的地區(qū)，其中安徽豐原集團(tuán)安徽豐原集團(tuán)是亞洲最大是亞洲最大的檸檬酸生產(chǎn)基地，規(guī)模列世界第五位的檸檬酸生產(chǎn)基地，規(guī)模列世界第五位 OCH3-C-SCoACoASHNADH +CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP 草酰乙酸草酰乙酸 再生階段再生階段 檸檬酸的檸檬酸的生成階段生成階段 氧化脫氧化脫 羧階段羧階段檸檬酸檸檬酸異檸檬酸異檸檬酸順烏頭酸順烏頭酸 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酸琥珀酸琥珀酰琥珀酰CoA延胡索酸延胡索酸蘋果酸蘋果酸草酰乙酸

34、草酰乙酸NAD+NAD+FADNAD+ 三羧酸循環(huán)總觀三羧酸循環(huán)總觀 菌種：黑曲霉菌種：黑曲霉存在著三羧酸循環(huán)的酶系存在著三羧酸循環(huán)的酶系 機(jī)理：經(jīng)過(guò)機(jī)理：經(jīng)過(guò)EMPEMP途徑、丙酮酸羧化和三羧途徑、丙酮酸羧化和三羧酸循環(huán)。是菌體代謝失調(diào)的結(jié)果。酸循環(huán)。是菌體代謝失調(diào)的結(jié)果。 原料：國(guó)內(nèi)大多采用原料：國(guó)內(nèi)大多采用薯干薯干為原料直接進(jìn)行為原料直接進(jìn)行液體深層發(fā)酵。液體深層發(fā)酵。 （1 1）發(fā)酵過(guò)程）發(fā)酵過(guò)程 發(fā)酵過(guò)程一般包括原料（薯干）粉碎處發(fā)酵過(guò)程一般包括原料（薯干）粉碎處理、種子罐培養(yǎng)及發(fā)酵罐培養(yǎng)，其工藝過(guò)程如圖所示。理、種子罐培養(yǎng)及發(fā)酵罐培養(yǎng)，其工藝過(guò)程如圖所示。 薯干粉碎采用錘式粉碎機(jī)粉

35、碎。粉碎要求較細(xì)，一薯干粉碎采用錘式粉碎機(jī)粉碎。粉碎要求較細(xì)，一般粒度在般粒度在0.4mm0.4mm左右。薯干粉的液化由外加液化酶完左右。薯干粉的液化由外加液化酶完成，其工藝采用連續(xù)液化法，淀粉酶在拌料桶中加入，成，其工藝采用連續(xù)液化法，淀粉酶在拌料桶中加入，通過(guò)噴射加熱器升溫后進(jìn)入維持罐，達(dá)到液化要求后通過(guò)噴射加熱器升溫后進(jìn)入維持罐，達(dá)到液化要求后加入培養(yǎng)基其它成分，泵入連消塔升溫滅菌，進(jìn)入維加入培養(yǎng)基其它成分，泵入連消塔升溫滅菌，進(jìn)入維持罐，最后噴淋冷卻，進(jìn)入發(fā)酵。由于黑曲酶能夠產(chǎn)持罐，最后噴淋冷卻，進(jìn)入發(fā)酵。由于黑曲酶能夠產(chǎn)生糖化酶，因而后續(xù)的糖化是由發(fā)酵菌種（黑曲霉）生糖化酶，因而后續(xù)

36、的糖化是由發(fā)酵菌種（黑曲霉）自動(dòng)完成的。自動(dòng)完成的。液化法是我國(guó)檸檬酸生產(chǎn)工藝的特色方液化法是我國(guó)檸檬酸生產(chǎn)工藝的特色方法。法。 發(fā)酵中多數(shù)采用種子預(yù)培養(yǎng)工藝。種子罐培養(yǎng)基發(fā)酵中多數(shù)采用種子預(yù)培養(yǎng)工藝。種子罐培養(yǎng)基冷卻到冷卻到333311左右接菌種，在左右接菌種，在333311左右左右通風(fēng)培養(yǎng)通風(fēng)培養(yǎng)20203030小時(shí)小時(shí), ,由無(wú)菌壓縮空氣由無(wú)菌壓縮空氣( (經(jīng)接種經(jīng)接種) )通入發(fā)酵罐中通入發(fā)酵罐中, ,發(fā)酵培養(yǎng)基也冷卻至發(fā)酵培養(yǎng)基也冷卻至333311左右左右接種左右左右接種, ,發(fā)酵在發(fā)酵在343411左右進(jìn)行。通風(fēng)攪拌培養(yǎng)左右進(jìn)行。通風(fēng)攪拌培養(yǎng)4 4天，發(fā)酵度不再上天，發(fā)酵度不再上升

37、，殘?zhí)墙档缴瑲執(zhí)墙档?g/L2g/L以下時(shí)，立即泵送到儲(chǔ)罐中，及時(shí)以下時(shí)，立即泵送到儲(chǔ)罐中，及時(shí)進(jìn)行提取。進(jìn)行提取。 （2 2）檸檬酸的提?。幟仕岬奶崛?從檸檬酸發(fā)酵液制備結(jié)晶檸檬酸一從檸檬酸發(fā)酵液制備結(jié)晶檸檬酸一般包括三個(gè)步驟：般包括三個(gè)步驟： 去除菌絲和其它固形物得到濾液；去除菌絲和其它固形物得到濾液； 用各種物理和化學(xué)方法處理濾液，得到初步用各種物理和化學(xué)方法處理濾液，得到初步純化的檸檬酸溶液；純化的檸檬酸溶液； 初步純化的檸檬酸溶液經(jīng)精制后濃縮得到結(jié)初步純化的檸檬酸溶液經(jīng)精制后濃縮得到結(jié)晶檸檬酸。晶檸檬酸。 檸檬酸的提取方法有多種：鈣鹽法、溶劑檸檬酸的提取方法有多種：鈣鹽法、溶劑萃

38、取法、電滲析法、離子交換法和逆向滲透法萃取法、電滲析法、離子交換法和逆向滲透法等。等。 目前，國(guó)際和國(guó)內(nèi)普遍采用鈣鹽法，即在目前，國(guó)際和國(guó)內(nèi)普遍采用鈣鹽法，即在發(fā)酵液中加石灰乳，將檸檬酸以鈣鹽形式從發(fā)發(fā)酵液中加石灰乳，將檸檬酸以鈣鹽形式從發(fā)酵液中分離出來(lái)。國(guó)內(nèi)采用的鈣鹽方法工藝路酵液中分離出來(lái)。國(guó)內(nèi)采用的鈣鹽方法工藝路線如下：線如下： 發(fā)酵液發(fā)酵液發(fā)酵濾液發(fā)酵濾液中和中和酸解酸解脫色脫色離離子交換子交換濃縮濃縮結(jié)晶結(jié)晶干燥干燥 提取方法如圖提取方法如圖7-27-2所示。所示。第三節(jié)、酒精發(fā)酵生產(chǎn)第三節(jié)、酒精發(fā)酵生產(chǎn)l酒精（酒精（alcoholalcohol）是重要的溶劑和化工原）是重要的溶劑和

39、化工原料，在輕工、醫(yī)藥、食品、化學(xué)工業(yè)中有料，在輕工、醫(yī)藥、食品、化學(xué)工業(yè)中有非常廣泛的應(yīng)用。非常廣泛的應(yīng)用。l酒精生產(chǎn)可以用合成法也可以采用發(fā)酵法。酒精生產(chǎn)可以用合成法也可以采用發(fā)酵法。如可以用乙烯水合、乙醛還原或如可以用乙烯水合、乙醛還原或CO2CO2加氫加氫等石油路線進(jìn)行合成，但合成酒精往往夾等石油路線進(jìn)行合成，但合成酒精往往夾雜異構(gòu)化高級(jí)醇類，對(duì)于人的中樞神經(jīng)有雜異構(gòu)化高級(jí)醇類，對(duì)于人的中樞神經(jīng)有麻痹作用，不適宜作飲料、食品、醫(yī)藥及麻痹作用，不適宜作飲料、食品、醫(yī)藥及香料等香料等l從長(zhǎng)遠(yuǎn)意義來(lái)看，石油的不可再生性及生從長(zhǎng)遠(yuǎn)意義來(lái)看，石油的不可再生性及生物資源的可再生性，決定了發(fā)酵法生產(chǎn)

40、酒物資源的可再生性，決定了發(fā)酵法生產(chǎn)酒精具有更為廣闊的前景和戰(zhàn)略意義。精具有更為廣闊的前景和戰(zhàn)略意義。l發(fā)酵法生產(chǎn)酒精以糖質(zhì)原料（糖蜜）或淀發(fā)酵法生產(chǎn)酒精以糖質(zhì)原料（糖蜜）或淀粉質(zhì)原料（甘薯、玉米）為主。纖維質(zhì)原粉質(zhì)原料（甘薯、玉米）為主。纖維質(zhì)原料也有一定的應(yīng)用。料也有一定的應(yīng)用。1 1、酒精發(fā)酵的微生物菌種、酒精發(fā)酵的微生物菌種l許多微生物都能利用已糖化進(jìn)行酒精發(fā)酵，許多微生物都能利用已糖化進(jìn)行酒精發(fā)酵，但在實(shí)際生產(chǎn)中用于酒精發(fā)酵的幾乎全是但在實(shí)際生產(chǎn)中用于酒精發(fā)酵的幾乎全是酒精酵母，俗稱酒母酒精酵母，俗稱酒母。利用淀粉質(zhì)原料的。利用淀粉質(zhì)原料的酒母在分類上叫啤酒酵母酒母在分類上叫啤酒酵母

41、( (Saccharomyces Saccharomyces cerevisiaecerevisiae) )，是屬于子囊菌亞門酵母屬，是屬于子囊菌亞門酵母屬的一種單細(xì)胞微生物。該種酵母菌繁殖速的一種單細(xì)胞微生物。該種酵母菌繁殖速度快，發(fā)酵能力即產(chǎn)酒精能力強(qiáng)，并具有度快，發(fā)酵能力即產(chǎn)酒精能力強(qiáng)，并具有較強(qiáng)的耐酒精能力。較強(qiáng)的耐酒精能力。2 2、糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)酒精、糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)酒精l（1 1）發(fā)酵機(jī)制）發(fā)酵機(jī)制 酵母活細(xì)胞含有豐富的蔗糖水解酶和酒酵母活細(xì)胞含有豐富的蔗糖水解酶和酒化酶，能將糖蜜中的蔗糖水解為單糖，單化酶，能將糖蜜中的蔗糖水解為單糖，單糖透過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，在酒化酶作用糖透過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)

42、入細(xì)胞內(nèi)，在酒化酶作用下生成酒精與下生成酒精與CO2CO2，然后透過(guò)細(xì)胞膜將這，然后透過(guò)細(xì)胞膜將這些產(chǎn)物排出體外。些產(chǎn)物排出體外。酒化酶酒化酶：參與發(fā)酵的多種酶的總稱，包括己：參與發(fā)酵的多種酶的總稱，包括己糖磷酸化酶、氧化還原酶、烯醇化酶、脫糖磷酸化酶、氧化還原酶、烯醇化酶、脫羧酶及磷酸酶等。羧酶及磷酸酶等。酵母菌在厭氧條件下可發(fā)酵己糖形成乙醇，酵母菌在厭氧條件下可發(fā)酵己糖形成乙醇，其生化過(guò)程主要由兩個(gè)階段組成。第一階其生化過(guò)程主要由兩個(gè)階段組成。第一階段己糖通過(guò)糖酵解途徑段己糖通過(guò)糖酵解途徑(EMP(EMP途徑途徑) )分解成丙分解成丙酮酸。第二階段丙酮酸由脫羧酶催化生成酮酸。第二階段丙酮酸

43、由脫羧酶催化生成乙醛和二氧化碳，乙醛進(jìn)一步被還原成乙乙醛和二氧化碳，乙醛進(jìn)一步被還原成乙醇，整個(gè)過(guò)程由圖所示。葡萄糖發(fā)酵成乙醇，整個(gè)過(guò)程由圖所示。葡萄糖發(fā)酵成乙醇的總反應(yīng)式為：醇的總反應(yīng)式為： C C6 6H H1212O O6 62C2C2 2H H5 5OH+2COOH+2CO2 2+ +能量能量l發(fā)酵過(guò)程中除主要生成乙醇外，還生成少量的發(fā)酵過(guò)程中除主要生成乙醇外，還生成少量的其他副產(chǎn)物，包括甘油、有機(jī)酸（主要是琥珀其他副產(chǎn)物，包括甘油、有機(jī)酸（主要是琥珀酸）、雜醇油（高級(jí)醇）、醛類、酯類酸）、雜醇油（高級(jí)醇）、醛類、酯類等。等。l理論上理論上1mol1mol葡萄糖可產(chǎn)生葡萄糖可產(chǎn)生2mo

44、l2mol乙醇；即乙醇；即180180克克葡萄糖產(chǎn)生葡萄糖產(chǎn)生9292克乙醇，的率為克乙醇，的率為51.5%51.5%，可是實(shí)，可是實(shí)際得率沒有這么高。因酵母菌體的積累約需際得率沒有這么高。因酵母菌體的積累約需2% 2% 的葡萄糖，另外的葡萄糖，另外2%2%的葡萄糖用于形成甘油，的葡萄糖用于形成甘油，0.5%0.5%用于形成有機(jī)酸，用于形成有機(jī)酸，0.2%0.2%用于形成雜醇油。用于形成雜醇油。因此實(shí)際上只有約因此實(shí)際上只有約4747的葡萄糖轉(zhuǎn)化成乙醇。的葡萄糖轉(zhuǎn)化成乙醇。乙醇發(fā)酵中大部分能量仍儲(chǔ)存于乙醇之中，所乙醇發(fā)酵中大部分能量仍儲(chǔ)存于乙醇之中，所釋放的釋放的226kJ226kJ自由能中除

45、自由能中除67kJ(2967kJ(29) )用于形成用于形成ATPATP外，其余能量以熱的形式散發(fā)外，其余能量以熱的形式散發(fā) l l（2 2）發(fā)酵工藝）發(fā)酵工藝 糖蜜酒精發(fā)酵工藝過(guò)程包括糖蜜酒精發(fā)酵工藝過(guò)程包括前處理、酒前處理、酒母制備、乙醇發(fā)酵和蒸餾母制備、乙醇發(fā)酵和蒸餾四個(gè)工序。前四個(gè)工序。前處理包括的內(nèi)容有：將糖蜜稀釋至糖濃度處理包括的內(nèi)容有：將糖蜜稀釋至糖濃度為為2025Bx2025Bx（依不同的發(fā)酵工藝而異（依不同的發(fā)酵工藝而異) )。糖。糖蜜中常缺乏酵母必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，需要添蜜中常缺乏酵母必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，需要添加一些氮源、營(yíng)養(yǎng)鹽加一些氮源、營(yíng)養(yǎng)鹽( (如硫酸銨、硫酸鎂、如硫酸銨、硫

46、酸鎂、磷酸鹽等磷酸鹽等) )以及生長(zhǎng)素以及生長(zhǎng)素( (如酵母菌自溶物如酵母菌自溶物) )等。等。調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pHpH值到值到4-4.54-4.5，防止雜菌污染，防止雜菌污染BxBx表示表示100ml100ml溶液中含干固物的質(zhì)量溶液中含干固物的質(zhì)量g gl乙酵發(fā)酵所用工藝主要是間歇法和連續(xù)法，乙酵發(fā)酵所用工藝主要是間歇法和連續(xù)法，國(guó)內(nèi)外大型糖蜜酒精廠都采用連續(xù)法。糖國(guó)內(nèi)外大型糖蜜酒精廠都采用連續(xù)法。糖蜜經(jīng)上述前處理后，接入酒母，于蜜經(jīng)上述前處理后，接入酒母，于30303535發(fā)酵，成熟醪酒精度為發(fā)酵，成熟醪酒精度為6%6%9%(V/V)9%(V/V)。l連續(xù)發(fā)酵由一組（連續(xù)發(fā)酵由一組（9-109-

47、10個(gè)）串聯(lián)的發(fā)酵罐個(gè)）串聯(lián)的發(fā)酵罐組成，發(fā)酵的每個(gè)階段在各個(gè)不同容器中組成，發(fā)酵的每個(gè)階段在各個(gè)不同容器中進(jìn)行，每個(gè)容器的醪液濃度等相對(duì)固定，進(jìn)行，每個(gè)容器的醪液濃度等相對(duì)固定，使酵母更快的適應(yīng)環(huán)境且便于連續(xù)生產(chǎn)。使酵母更快的適應(yīng)環(huán)境且便于連續(xù)生產(chǎn)。（3 3）提取方法）提取方法l發(fā)酵成熟醪中除含酒精外，還含其他雜質(zhì)，發(fā)酵成熟醪中除含酒精外，還含其他雜質(zhì)，需要進(jìn)行蒸餾及精餾才能得到酒精成品。需要進(jìn)行蒸餾及精餾才能得到酒精成品。經(jīng)過(guò)蒸餾可得到粗酒精和酒精，所用設(shè)備經(jīng)過(guò)蒸餾可得到粗酒精和酒精，所用設(shè)備為醪塔，又稱蒸餾塔、粗餾塔，粗酒精再為醪塔，又稱蒸餾塔、粗餾塔，粗酒精再經(jīng)精餾即可得到各級(jí)成品酒精

48、和雜醇油等經(jīng)精餾即可得到各級(jí)成品酒精和雜醇油等副產(chǎn)物，所用設(shè)備為副產(chǎn)物，所用設(shè)備為精餾塔精餾塔 l發(fā)酵成熟醪的成分隨原料的種類、加式方發(fā)酵成熟醪的成分隨原料的種類、加式方示、菌種性能不同而不同，分成不揮發(fā)性示、菌種性能不同而不同，分成不揮發(fā)性成分和揮發(fā)性成分兩大類。成分和揮發(fā)性成分兩大類。l不揮發(fā)性成分包括甘油、琥珀酸、乳酸、不揮發(fā)性成分包括甘油、琥珀酸、乳酸、脂肪酸、無(wú)機(jī)鹽、酵母菌體、不發(fā)酵性及脂肪酸、無(wú)機(jī)鹽、酵母菌體、不發(fā)酵性及未發(fā)酵完完的糖、皮殼、纖維等。這些成未發(fā)酵完完的糖、皮殼、纖維等。這些成分易與酒精等揮發(fā)性成分分離，在精餾中分易與酒精等揮發(fā)性成分分離，在精餾中它們和大部分水一起進(jìn)

49、入精餾塔。揮發(fā)性它們和大部分水一起進(jìn)入精餾塔。揮發(fā)性雜質(zhì)共有雜質(zhì)共有5050多種，分成醇類、醛類、酸類多種，分成醇類、醛類、酸類和酯類等四大類。和酯類等四大類。l在精餾中，沸點(diǎn)比酒精低的雜質(zhì)先被蒸餾在精餾中，沸點(diǎn)比酒精低的雜質(zhì)先被蒸餾出，稱為中間雜質(zhì)，包括乙醛、乙酸乙酯出，稱為中間雜質(zhì)，包括乙醛、乙酸乙酯和甲酸甲酯等；有些雜質(zhì)沸點(diǎn)高的雜質(zhì)出和甲酸甲酯等；有些雜質(zhì)沸點(diǎn)高的雜質(zhì)出現(xiàn)在蒸餾酒尾中，呈油狀浮在液面，稱為現(xiàn)在蒸餾酒尾中，呈油狀浮在液面，稱為尾級(jí)雜質(zhì)，又稱雜醇油尾級(jí)雜質(zhì)，又稱雜醇油l酒精蒸餾有單塔、兩塔、三塔和多塔蒸餾酒精蒸餾有單塔、兩塔、三塔和多塔蒸餾等多種蒸餾工藝。等多種蒸餾工藝。3

50、3、淀粉質(zhì)原料酒精發(fā)酵工藝、淀粉質(zhì)原料酒精發(fā)酵工藝l 淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精分為原料預(yù)處理、原淀粉質(zhì)原料生產(chǎn)酒精分為原料預(yù)處理、原料蒸煮、糖化劑制備、糖化、酒母制備、乙料蒸煮、糖化劑制備、糖化、酒母制備、乙醇發(fā)酵和蒸餾等工藝，工藝流程如下圖醇發(fā)酵和蒸餾等工藝，工藝流程如下圖. .l（1）.原料預(yù)處理l原料先要通過(guò)振蕩篩、吸鐵器等將其中的混雜的小鐵釘、泥塊、雜草、 石塊等雜質(zhì)除去然后粉碎，粉碎的目的主要是增加原料受熱面積。 l（2）蒸煮l淀粉質(zhì)原料吸水后在高溫高壓下蒸煮，可以破壞植物組織和細(xì)胞，使淀粉徹底糊化、液化，使蒸煮物料成為均一的糊化醪，為進(jìn)一步的淀粉轉(zhuǎn)化為糖創(chuàng)造良好的條件；其次蒸料還有滅菌的

51、作用。l蒸煮工藝看，蒸煮工藝看，2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代前期我國(guó)酒精年代前期我國(guó)酒精廠大多采用整粒原料間歇蒸煮工藝。為了廠大多采用整粒原料間歇蒸煮工藝。為了提高蒸煮醪質(zhì)量和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，目前我提高蒸煮醪質(zhì)量和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，目前我國(guó)各酒精廠廣泛采用連續(xù)蒸煮的工藝，方國(guó)各酒精廠廣泛采用連續(xù)蒸煮的工藝，方法有多種，常用有罐式法有多種，常用有罐式( (鍋式鍋式) )連續(xù)蒸煮、連續(xù)蒸煮、管道式連續(xù)蒸煮、塔式管道式連續(xù)蒸煮、塔式( (柱式柱式) )連續(xù)蒸煮等連續(xù)蒸煮等三種方法。三種方法。l罐式連續(xù)蒸煮工藝流程簡(jiǎn)圖如圖所示，罐式連續(xù)蒸煮工藝流程簡(jiǎn)圖如圖所示， （2）蒸煮工藝l（3 3）糖化曲制備）糖化曲制備l糖化曲分成固體曲和液體曲兩種，用麩皮為糖化曲分成固體曲和液體曲兩種，用麩皮為主要原料制成的固體曲叫麩曲，采用液體深主要原料制成的固體曲叫麩曲，采用液體深層通風(fēng)培養(yǎng)的稱為液體曲。層通風(fēng)培養(yǎng)的稱為液體曲。l制曲常用霉菌。制曲常用霉菌。l制曲過(guò)程實(shí)際上是將制曲過(guò)程實(shí)際上是將糖化菌擴(kuò)大培養(yǎng)糖化菌擴(kuò)大培養(yǎng)，并，并讓糖化菌產(chǎn)生高活力的、質(zhì)量合格的各種讓糖化菌產(chǎn)生高活力的、質(zhì)量合格的各種淀粉酶等酶類的過(guò)程。為此，需要提供讓淀粉