第六章谷氨酸的提取

第六章谷氨酸的提取第一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五提煉：將谷氨酸生產(chǎn)菌在發(fā)酵液中積累的L谷氦酸提取出來，再進(jìn)一步中和、除鐵、脫色、加工精制成谷氨酸單鈉鹽(俗稱味精)這個(gè)過程叫提煉。第二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五目前生產(chǎn)上可分為谷氨酸提取與精制兩個(gè)階段。本章主要介紹以發(fā)酵液中提取谷氨酸的原理、方法和生產(chǎn)上出現(xiàn)的異常問題及解決的方法。第三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五谷氨酸提取工藝的選擇原則：應(yīng)當(dāng)是工藝簡單，操作方便，提取收率高，產(chǎn)品純度高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，設(shè)備簡單，造價(jià)低，使用的原材料，藥品價(jià)廉，來源容易。同時(shí)還要從減少環(huán)境污染等方面綜合考慮。第四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五目前國內(nèi)各味精廠主要采用以下幾種方法提取谷氨酸：（1）等電點(diǎn)法將發(fā)酵液加鹽酸調(diào)PH至谷氨酸的等電點(diǎn)，使谷氨酸沉淀析出，其收率可達(dá)60-70％。如果采用冷凍低溫等電點(diǎn)法，液溫冷卻至5℃以下，收率可達(dá)78％左右。第五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(2)離子交換法先將發(fā)酵液稀釋至一定濃度，用鹽酸將發(fā)酵液調(diào)至一定的PH值，采用陽離子交換樹脂吸附谷氨酸，然后用洗脫劑將谷氨酸從樹脂上洗脫下來，達(dá)到濃縮和提純的目的。收率可達(dá)85-90％左右。第六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五但是酸堿用量大，廢水排放量大。國內(nèi)有些味精廠采用等電點(diǎn)-離子交換法提取工藝路線，總收率可達(dá)90％左右。第七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(3)金屬鹽法金屬鹽法包括鋅鹽法和鈣鹽法，即利用谷氨酸與Zn、Ca、Co等金屬離子作用，生成難溶于水的谷氨酸金屬鹽，沉淀析出，在酸性環(huán)境中谷氨酸金屬鹽被分解，在PH2．4時(shí)，谷氨酸溶解度最小，重新以谷氨酸形式結(jié)晶析出。第八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五一般鋅鹽法提取收率在85％左右，有的廠采用等電點(diǎn)-鋅鹽法提取谷氨酸收率較穩(wěn)定。第九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(4)鹽酸水解-等電點(diǎn)法發(fā)酵液中除含有谷氨酸外，尚含有一定量的谷氨酰胺，焦谷氨酸和菌體蛋白，這些物質(zhì)用等電點(diǎn)、離子交換、鋅鹽法提取是無法回收的。發(fā)酵液經(jīng)濃縮后加鹽酸水解，可回收部分谷氨酸，從而使谷氨酸的提取收率和谷氨酸質(zhì)量得到提高。第十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(5)離子交換膜電滲析法提取谷氨酸根據(jù)滲透膜對各種離子物質(zhì)的選擇透性不同而將谷氨酸分離，如電滲析和反滲透法。第十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五國外提取谷氨酸工藝如下：(1)日本目前(1978年)日本協(xié)和發(fā)酵采用濃縮等電點(diǎn)工藝。發(fā)酵液先分離出菌體，加硫酸結(jié)晶。菌體做飼料，母液做肥料?；厥章?5-90％。第十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五發(fā)酵液：谷氨酸含量為8-10％。菌體分離：碟片式自動(dòng)分離機(jī)，處理量為70t／h，菌渣為14-15％，含谷氨酸2-3％。濃縮：60℃以下減壓濃縮，濃縮液含谷氨酸為15-20%。出晶：加濃硫酸調(diào)PH3．2，攪拌20-30h，多罐串聯(lián)，連續(xù)冷卻結(jié)晶。連續(xù)分離出料。母液含谷氨酸為3-5％，做肥料。第十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五結(jié)晶洗滌三次，方法如下：每個(gè)等電點(diǎn)罐容量為45-100t。第十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(2)美國美國圣何塞味精廠提取工藝，發(fā)酵液經(jīng)兩次4650r／min高速離心機(jī)分離菌體和消液，菌體經(jīng)干燥制成雞、奶牛飼料。第十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五清液經(jīng)90-95℃加熱，使蛋白質(zhì)等有機(jī)物凝聚沉淀，并加入一定比例硅藻土助濾劑，經(jīng)旋轉(zhuǎn)真空膜過濾機(jī)過濾，除去雜質(zhì)。母液經(jīng)五效蒸發(fā)器濃縮后加鹽酸調(diào)PH使谷氨酸結(jié)晶析出，再加入一定助濾劑，在旋轉(zhuǎn)真空膜過濾機(jī)過濾，分離出谷氨酸結(jié)晶和助濾劑混合物，作為精制味精的原料。第十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)谷氨酸發(fā)酵液的性質(zhì)和

發(fā)酵廢液的綜合利用一、谷氨酸發(fā)酵液的主要性質(zhì)發(fā)酵液中的主要成分有：(1)發(fā)酵液中所含的谷氨酸為L-型，一般以谷氨酸銨鹽形式存在。

第十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(2)發(fā)酵液含有無機(jī)鹽，有K、Na、NH4、Mg、Ca、Fe、Po4等、還有殘?zhí)?、色素、尿素等。此外，也有消泡用的花生油、豆油或合成消泡劑等留在發(fā)酵液中。（3）大量菌體、蛋白質(zhì)等固形物質(zhì)懸浮在發(fā)酵液中，濕菌體約占發(fā)酵液的5-8％。第十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五（4）發(fā)酵液中尚有其它一些含量很少的發(fā)酵副產(chǎn)物。有機(jī)酸類有乳酸、酮戊二酸、琥珀酸等；氨基酸類有天門冬氨酸、丙氨酸、纈氨酸、脯氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、甘氨酸、組氨酸和谷氨酰胺等。各種氨基酸含量小于1％。(5)谷氨酸發(fā)酵液中含有銨離子0.6-0.8％，殘?zhí)?％以下。第十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五二、菌體分離方法國內(nèi)味精廠從發(fā)酵液中提取谷氨酸時(shí)，一般受設(shè)備條件限制，并不先分離菌體，而直接從含有菌體和蛋白質(zhì)的發(fā)酵液及其濃縮物中提取谷氨酸。第二十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五但菌體存在于發(fā)酵液中不利于谷氨酸的結(jié)晶分離。有條件的工廠如能將發(fā)酵液中菌體預(yù)先分離，就會(huì)降低發(fā)酵液的粘度和雜質(zhì)含量，有利于谷氨酸發(fā)酵液的濃縮純化和結(jié)晶分離，提高產(chǎn)品收率和純度。第二十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五1．機(jī)械分離法一般采用高速離心分離機(jī)分離菌體。如用國內(nèi)生產(chǎn)的DP-400型和D-350型酵母高速離心機(jī)，轉(zhuǎn)速6500r／min，和GF-150型高速管式離心機(jī)，轉(zhuǎn)速13500-1500r／min。第二十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五2．加熱沉淀法將發(fā)酵液加熱至80℃以上，靜置使菌體和蛋白質(zhì)凝固沉淀而除去。此法特別適用于發(fā)酵感染雜菌，噬菌體的發(fā)酵液，經(jīng)過加熱既可殺死雜菌又可使大量雜質(zhì)凝固沉淀，有利于提取。但需消耗較大能量。第二十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五3．添加凝聚劑沉淀法在發(fā)酵液中加入適量絮凝劑（如聚丙烯酰胺)使菌體凝集一起，加助濾劑過濾除去。第二十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五三、發(fā)酵液的綜合利用發(fā)酵法生產(chǎn)味精的工廠，每天都有大量廢液和廢菌體排放，造成環(huán)境污染，對發(fā)酵廢液的處理，是目前各味精廠急待解決的問題。第二十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五發(fā)酵廢液中含有一些量很小，價(jià)值很高的代謝副產(chǎn)物。許多味精廠開展了綜合利用，主要有以下幾個(gè)方面：(1)從谷氨酸發(fā)酵液中提取腺嘌呤。腺嘌呤是肌苷發(fā)酵的必要原料，同時(shí)它還可合成ATP。腺嘌呤是發(fā)酵過程核酸降解產(chǎn)物，利用其解離度不一，在732離子交換樹脂中，用氫氧化鈉洗脫時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)峰，見圖6-1。第二十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第二十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五可以分開收集。前者為谷氨酸，后者為腺嘌呤。再精制就可制得腺嘌呤磷酸鹽或腺嘌呤鹽酸鹽。第二十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(2)谷氨酸菌體內(nèi)含有大量的蛋白質(zhì)(約占干菌體重的60％)和核糖核酸。谷氨酸發(fā)酵液先經(jīng)高速離心機(jī)分離菌體，回收菌體用自溶法可制得腺嘌呤核苷酸、鳥嘌呤核苷酸，胞嘧啶核苷酸和尿嘧啶核苷酸。第二十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五這些都是醫(yī)藥上貴重藥物，在治療肝炎，血小板減少等癥都有明顯療效。這樣使菌體的經(jīng)濟(jì)價(jià)值得到充分利用。而鳥嘌呤核苷酸和腺嘌呤核苷酸經(jīng)脫氨成肌苷酸，為味精助鮮劑。第三十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(3)菌體中含有豐富的蛋白質(zhì)和脂肪等物質(zhì)，是動(dòng)物的良好飼料。(4)發(fā)酵廢液中含有大量銨和磷鉀等，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中很好的肥料。(5)發(fā)酵廢液還可用來進(jìn)行酵母發(fā)酵，制取單細(xì)胞蛋白，作飼料用，又可減少環(huán)境污染。第三十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)等電點(diǎn)法提取谷氨酸一、等電點(diǎn)提取谷氨酸的原理1．谷氨酸的兩性解離與等電點(diǎn)第三十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(3)谷氨酸等電點(diǎn)的性質(zhì)谷氨酸的等電點(diǎn)是它呈電中性時(shí)所處環(huán)境的PH值，即谷氨酸解離成兼性離子時(shí)所處環(huán)境的PH值，習(xí)慣上常以PI代表。第三十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五谷氨酸在等電點(diǎn)時(shí)，正負(fù)電荷相等，總靜電荷等于零，形成偶極離子，在直流電場中既不向陽極移動(dòng)，也不向陰極移動(dòng)，此時(shí)，由于谷氨酸分子之間的相互碰撞，并通過靜電引力的作用，會(huì)結(jié)合成較大的聚合體而沉淀析出。第三十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五因而在等電點(diǎn)時(shí)，谷氨酸的溶解度最小。工業(yè)生產(chǎn)中等電點(diǎn)法提取谷氨酸就是根據(jù)這一特性，將發(fā)酵液PH調(diào)至3．2，使谷氨酸處于過飽和狀態(tài)而結(jié)晶析出。第三十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第三十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五2．谷氨酸的溶解度在一定溫度下，每100g水中所能溶解谷氨酸的最多克數(shù)，稱為谷氨酸的溶解度?？蓮南率角蟮茫旱谌唔摚惨话倬攀唔?，編輯于2023年，星期五（1）pH值對谷氨酸溶解度的影響第三十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五由圖6-3可知谷氨酸在PH1附近或堿性情況下，溶解度很高，但在等電點(diǎn)PH3．22和在30％以上的高濃度鹽酸下，溶解度便顯著減少到最低點(diǎn)。工業(yè)生產(chǎn)中的等電點(diǎn)，鹽酸鹽法提取谷氨酸，就是巧妙地利用這一特性。第三十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(2)溫度對谷氨酸溶解度的影響見表6-3，谷氨酸溶解度受溫度影響較大，溫度越低，溶解度越小，這便是低溫等電點(diǎn)法提取谷氨酸能提高收率的依據(jù)。第四十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第四十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(3)雜質(zhì)對谷氨酸溶解度的影響發(fā)酵液中含有殘?zhí)?、其它氨基酸、菌體及膠體物質(zhì)等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)都會(huì)影響谷氨酸的溶解度。第四十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五例如發(fā)酵液有其它氨基酸存在時(shí)，會(huì)導(dǎo)致谷氨酸溶解度的增加，當(dāng)發(fā)酵液在23．5℃時(shí)，純谷氨酸的溶解度為0．8l8％，倘若有其它氨基酸存在時(shí)，(以0.097％計(jì))，則谷氨酸的溶解度增加為1．4l2％，是純谷氨酸溶解度的172．6％，嚴(yán)重影響谷氨酸的收率。第四十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五又如，碳水化合物水解液的存在，也會(huì)使谷氨酸的溶解度有所增加。第四十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五二、谷氨酸的結(jié)晶在等電點(diǎn)操作中，隨著加酸調(diào)PH，溫度的降低，逐漸接近谷氨酸的等電點(diǎn)，溶液中的谷氨酸處于過飽和狀態(tài)，過量的溶質(zhì)會(huì)結(jié)晶析出。一般控制在介穩(wěn)區(qū)時(shí)使溶液產(chǎn)生微細(xì)的晶核。第四十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五再進(jìn)行養(yǎng)晶、育晶即以已產(chǎn)生的晶核為中心，陸續(xù)在晶核表面吸附周圍的溶質(zhì)分子，使晶粒不斷長大，通過對晶核形成與晶體成長的控制，可得到滿意的谷氨酸結(jié)晶。第四十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五1．谷氨酸的晶型及性質(zhì)谷氨酸結(jié)晶具有多晶型性質(zhì)，在不同條件下會(huì)形成不同晶型的谷氨酸結(jié)晶。分為α-型結(jié)晶和β-型結(jié)晶兩種。第四十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五α-型谷氨酸結(jié)晶為斜方六面晶體，是等電點(diǎn)提取的一種理想的結(jié)晶，這種結(jié)晶體純度高，顆粒大，質(zhì)量重，實(shí)測其視比重為0．85晶體光澤，易沉降，與母液分離容易。第四十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第四十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第五十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第五十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五取容易，收率高。若含量在1．5-3．5％之間，在常溫下不易使谷氨酸達(dá)到過飽和狀態(tài)，即溶液的過飽和率小，結(jié)晶生成速度很慢，難于形成晶核或晶核數(shù)量極少，遇到這種情況應(yīng)設(shè)法增加發(fā)酵液中的谷氨酸含量：第五十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五如在中和時(shí)，可以多加些高流分(離子交換柱洗脫下的高流液加酸調(diào)至PHl．5，用于等電點(diǎn)中和)，以增加發(fā)酵液中谷氨酸含量，同時(shí)在晶核形成前，PH在4左右，投入一定量的晶種，以促進(jìn)結(jié)晶的形成。第五十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五若采用添加青霉素，表面活性劑或高糖以及后期流加糖等發(fā)酵工藝，雖然發(fā)酵產(chǎn)酸可達(dá)8％以上，但是容易出現(xiàn)β-型結(jié)晶。第五十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五加之發(fā)酵液色素深、菌體多、雜質(zhì)多等因素，致使等電點(diǎn)操作困難，因此，在這種情況下，不能照搬原有工藝條件，應(yīng)注意提高育晶的PH和育晶時(shí)間，投入晶種或采取除菌體等措施，以確保豐產(chǎn)又豐收。第五十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(2)溫度與降溫速度對晶型的影響結(jié)晶析出溫度對晶型有很大影響，當(dāng)結(jié)晶析出溫度超過30℃時(shí)，β-型結(jié)晶明顯增加，因此，為了避免形成β-型結(jié)晶，在等電點(diǎn)法提取谷氨酸時(shí)，必須把發(fā)酵液的液溫降到30℃以下，再進(jìn)行晶體析出。第五十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五中和時(shí)要控制液溫緩慢下降，不能回升，這樣形成的谷氨酸顆粒較大，否則降溫過快或溫度忽高忽低時(shí)，不僅晶核小而多，結(jié)晶微細(xì)，而且會(huì)引起α-型結(jié)晶向β-型結(jié)晶轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致分離困難，收率下降。中和結(jié)束育晶2h后，溫度應(yīng)盡可能降低。以減少谷氨酸的溶解度。第五十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五（3)加酸速度與終PH值的影響放罐時(shí)發(fā)酵液的PH為7左右，加酸速度的快慢，對晶型的影響很大，特別是發(fā)酵不正常，一定要緩慢加酸，控制PH緩慢下降(不能回升)，使谷氨酸的溶解度逐漸下降，這樣晶核形成也不會(huì)太多。第五十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五控制一定數(shù)量的晶核后，停止加酸，進(jìn)行育晶，使晶體成長壯大，析出的結(jié)晶為α-型，晶粒顆粒大，易沉淀分離。如果加酸速度太快，采用一次性將發(fā)酵液調(diào)至終點(diǎn)PH3．2，第五十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五會(huì)局部過飽和，即使是正常發(fā)酵液，也很快出現(xiàn)大量的細(xì)小晶核，經(jīng)攪拌逐步形成片狀結(jié)晶，周圍包住絮狀物，形成β-結(jié)晶，谷氨酸的純度下降，不易沉淀，分離困難。第六十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五一般地說，開始加酸中和至PH5左右，這段時(shí)間加酸速度可以快一些，PH5以下，起晶前后，加酸速度要慢，須倍加小心，發(fā)現(xiàn)晶核時(shí)，應(yīng)立即停止加酸，育晶2h，使晶核成長壯大，繼續(xù)緩慢加酸中和至PH3．2，攪拌育晶。第六十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五目前工廠一般采用鹽酸中和，若用硫酸中和，要避免局部溫度過高，防止形成β-型結(jié)晶，更需緩慢加酸。同時(shí)要選用硫酸含量高，含雜質(zhì)少，減少溶解度，可提高收得率。第六十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五如果用甜菜糖蜜發(fā)酵，對發(fā)酵液中的鈣離子要進(jìn)行預(yù)處理，以防止生成硫酸鈣沉淀而影響谷氨酸純度。第六十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五終PH要準(zhǔn)，由于谷氨酸的溶解度在等電點(diǎn)偏堿時(shí)比偏酸時(shí)增加速度快，所以為了防止肉眼或儀器測定PH誤差所造成的損失，終點(diǎn)PH應(yīng)調(diào)節(jié)3．0-3．2，停酸半小時(shí)，攪拌均勺，取樣復(fù)測PH。第六十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第六十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第六十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(4)投晶種與育晶谷氨酸起晶有兩種方法，即自然起晶和加晶種起晶。一般來說，加晶種起晶，晶核容易控制，不易出現(xiàn)β-型結(jié)晶，但是晶種質(zhì)量的好壞與結(jié)晶質(zhì)量密切相關(guān)，一定要選擇質(zhì)量較好的α-型結(jié)晶作晶種。第六十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五投晶種一定要掌握好投放時(shí)間，以溶液PH值來控制，投種出溶液PH值偏高晶種容易溶解，起不到投晶種的作用，反而增加溶液中溶質(zhì)的濃度，不利于谷氨酸結(jié)晶。若控制溶液PH值太低，谷氨酸結(jié)晶已析出，會(huì)刺激更多細(xì)小晶核的形成。第六十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五根據(jù)結(jié)晶理論，溶液變?yōu)檫^飽和時(shí)，經(jīng)歷介穩(wěn)區(qū)和不穩(wěn)區(qū)兩個(gè)區(qū)域。介穩(wěn)區(qū)決定晶體的成長，不穩(wěn)區(qū)決定晶核的形成，故投種時(shí)間應(yīng)控制在介穩(wěn)區(qū)。利用調(diào)節(jié)PH與溫度，使谷氨酸處于介穩(wěn)區(qū)，投入晶種。第六十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五接種量為發(fā)酵液的0．1-0.3%。一般含谷氨酸5％左右時(shí)，于PH4．0-4．5間投放晶種，含谷氨酸3．5-4％時(shí)，在PH3．5-4．0左右投入晶種。第七十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第七十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五PH中和至4．5時(shí)，要仔細(xì)觀察晶核生成情況，當(dāng)能目視發(fā)現(xiàn)晶核時(shí)，說明晶核已不少了，可作為第一步的PH終點(diǎn)值，停酸育晶，保證必要的養(yǎng)晶、育晶時(shí)間（2h)。再逐步把PH調(diào)至結(jié)晶點(diǎn)，使晶核成長壯大。從而形成較大的結(jié)晶顆粒。育晶：第七十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五（5)攪拌的影響攪拌有利于晶體長大，避免“晶簇”生成，但攪拌太快，液體翻動(dòng)劇烈，會(huì)引起晶體的磨損，對晶體長大不利，結(jié)晶細(xì)小。第七十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五攪拌太慢，液體翻動(dòng)不大，晶體容易下沉，PH和溫度不均勻，引起局部pH過低，形成過多的微細(xì)晶核，結(jié)晶顆粒大小不一，不易與菌體分離，影響收率。第七十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五攪拌轉(zhuǎn)速與設(shè)備直徑和攪拌漿葉大小有關(guān)，設(shè)備越大，攪拌器的轉(zhuǎn)速亦應(yīng)相應(yīng)降低。生產(chǎn)上大多采用漿式攪拌器，二檔叉安裝，一般攪拌轉(zhuǎn)速以25-35r／min左右。第七十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(6)菌體的影響菌體影響谷氨酸結(jié)晶，不易與谷氨酸分離、有條件的工廠最好能先除去菌體，再用等電點(diǎn)法提取谷氨酸。第七十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(7)殘?zhí)堑挠绊懓l(fā)酵液中的殘?zhí)歉?，不僅會(huì)增加谷氨酸的溶解度，而且容易產(chǎn)生β-型結(jié)晶，詳見表6-8。這往往是由于淀粉水解不完全，或者水解過頭，所產(chǎn)生的糊精和焦糖等末被谷氨酸菌所利用，在提取時(shí)沉淀析出，影響結(jié)晶。第七十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第七十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(8)L-谷氨酰胺對晶型的影響天津味精廠從生產(chǎn)實(shí)踐中找到了L-谷氨酰胺與谷氨酸結(jié)晶的關(guān)系，即當(dāng)發(fā)酵液中L-谷氨酰胺含量越高，谷氨酸結(jié)晶β-型的出現(xiàn)就越嚴(yán)重，見表6-9。所以應(yīng)積極控制L-谷氨酰胺的生成。第七十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第八十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五（9)雜菌和噬菌體的影響如果谷氨酸發(fā)酵感染雜菌和噬菌體，導(dǎo)致發(fā)酵液色澤深，發(fā)灰、發(fā)紅，有異昧，并因噬菌體溶菌作用，致使膠體物質(zhì)增多，發(fā)酵液粘度大，泡沫多，殘?zhí)歉?，這些高分子物質(zhì)，在一定的PH值下沉淀析出，形成無數(shù)絮狀物把谷氨酸吸附住，影響晶體的正常生長，而形成β-型結(jié)晶。第八十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五使谷氨酸與菌體難以分離，造成提取困難，甚至分離不出谷氨酸。遇到此情況，最好發(fā)酵液先通過加熱殺菌，沉淀菌體，這樣既能防止雜菌和噬菌體擴(kuò)散，又可破壞影響谷氨酸結(jié)晶的因素。也可采取等當(dāng)量中和工藝，越過菌體蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，使菌體蛋白質(zhì)不易析出。第八十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五（10)水解糖液質(zhì)量對晶型的影響水解糖的質(zhì)量，一般是指糖液PH值控制是否正確，糖液有否含糊精及焦糖等成分。因?yàn)樗馓琴|(zhì)最差，不僅對發(fā)酵不利，造成泡沫多，oD值上升慢，產(chǎn)酸低，殘?zhí)歉叩缺撞?，而且對提取帶來影響。第八十三頁，共一百九十七頁，編輯?023年，星期五導(dǎo)致提取時(shí)泡沫多，糖液中沒有除盡的蛋白質(zhì)，隨PH值變動(dòng)而伴隨著谷氨酸結(jié)晶同時(shí)析出，容易出現(xiàn)谷氨酸β-型結(jié)晶。第八十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(11)發(fā)酵液PH值對晶型的影響(12)不同菌種對提取的影響第八十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第八十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第八十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第八十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(13)玉米漿對提取的影響(14)某些氨基酸、多肽類物質(zhì)及雜質(zhì)等的影響第八十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五3．β-型結(jié)晶形成的過程生產(chǎn)上應(yīng)盡量避免β-型結(jié)晶的產(chǎn)生。為此，觀察了β-型結(jié)晶產(chǎn)生的過程，發(fā)現(xiàn)在相同條件下。唯有加鹽酸速度快慢不一，加酸速度快，是產(chǎn)生β-型結(jié)晶的關(guān)鍵之一。第九十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五這是由于加酸速度快，使溶液很快進(jìn)入過飽和狀態(tài)，產(chǎn)生大量的細(xì)小晶核及溶液中蛋白質(zhì)隨PH變化而同時(shí)析出，和谷氨酸晶核吸附在一起，影響谷氨酸晶體長大，形成了β-型結(jié)晶。第九十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第九十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第九十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五三、等電點(diǎn)工藝的類型國內(nèi)谷氨酸發(fā)酵采用等電點(diǎn)提取工藝，歸納起來有：帶菌體直接常溫等電點(diǎn)；帶菌體冷凍低溫一次等電點(diǎn)；除菌體常溫等電點(diǎn)；濃縮水解等電點(diǎn)和低溫濃縮等電點(diǎn)等。從結(jié)晶方法分為逐步起晶法和連續(xù)結(jié)晶法(即當(dāng)量中和法)兩種。第九十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五1．直接常溫等電點(diǎn)法60年代中期，我國由面筋水解法制味精轉(zhuǎn)入谷氨酸發(fā)酵法生產(chǎn)味精，提取工藝上就采納了該工藝，其工藝特點(diǎn)是設(shè)備簡單，操作容易，生產(chǎn)周期短，酸、堿用量省等優(yōu)點(diǎn)。第九十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(1)工藝流程第九十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五4．濃縮、水解等電點(diǎn)法該法是將發(fā)酵液經(jīng)濃縮后加入鹽酸，加壓水解，使菌體的蛋白質(zhì)、殘?zhí)堑扔袡C(jī)雜質(zhì)，得到破壞，經(jīng)過濾除去，然后脫色、濃縮后用堿或發(fā)酵液中和到谷氨酸等電點(diǎn)結(jié)晶析出。第九十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第九十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第九十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五5．低溫濃縮等電點(diǎn)法此法是將谷氨酸發(fā)酵液在低于45℃溫度下減壓蒸發(fā)，使谷氨酸含量由原來7-8％，提高到12-14％，采用一步低溫直接等電點(diǎn)提取。根據(jù)沈陽味精廠中型試驗(yàn)結(jié)果，平均收率為84％左右，谷氨酸含量(干、純)95％左右。第一百零一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百零二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)離子交換法提取谷氨酸一、離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)與分類第一百零三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五1．離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)（1）離子交換樹脂是一種不溶于酸、堿和有機(jī)溶劑的，化學(xué)穩(wěn)定性良好，具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的，具有離子交換能力的固態(tài)高分子化合物。（2）在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架上有許多可以被交換的活性基因。離子交換樹脂是由離子交換樹脂本體(母體)和交換基團(tuán)兩部分組成。第一百零四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(1)離子交換樹脂本體它是由高分子化合物和交聯(lián)劑組成的高分子共聚物。交聯(lián)劑是使高分子化合物交聯(lián)成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固體顆粒。它構(gòu)成樹脂的骨架，使樹脂具有不溶解和化學(xué)穩(wěn)定性質(zhì)。第一百零五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(2)交換基團(tuán)是由能起交換作用的陽(陰)離子和與交換樹脂本體聯(lián)結(jié)在一起的陰(陽)離子兩部分組成。第一百零六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五2.離子交換樹脂的分類目前生產(chǎn)上常用的是苯乙烯-二乙烯苯型合成樹脂，并根據(jù)所引入的活性基團(tuán)酸堿性強(qiáng)弱的不同而分為以下幾種：第一百零七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五二、離子交換樹脂的主要性能1．顆粒與形狀離子交換樹脂是一種透明或半透明的物質(zhì)。有白、黃、黑及亦褐色等幾種顏色。一般顏色與性能關(guān)系不大，在制造時(shí)若交聯(lián)劑多，原料雜質(zhì)多，顏色就稍深，樹脂吸附飽和后顏色也會(huì)變深。樹脂的形狀有不定形粒狀和球狀兩種。第一百零八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五樹脂顆粒大小，對樹脂交換能力，樹脂層中溶液流動(dòng)分布均勻程度，溶液通過樹脂層的壓力以及交換和反沖時(shí)樹脂的流失等都有很大影響。一般樹脂顆粒小，表面積大，交換速度快。但是，由于顆粒小，裝填緊密，阻力大，流速慢，反洗時(shí)困難大。所以顆粒大小應(yīng)根據(jù)具體需要進(jìn)行選擇。732樹脂粒度為16-60目。第一百零九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五2．交聯(lián)度大多數(shù)離子交換樹脂是由苯乙烯和二乙烯苯聚合而成，二乙烯苯的含量多少?zèng)Q定了交聯(lián)結(jié)構(gòu)的多少。通常所說的樹脂交聯(lián)度便是二乙烯苯在樹脂母體總量中所占的重量百分?jǐn)?shù)，732樹脂交聯(lián)度為7-8。第一百一十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五交聯(lián)度的大小決定著樹脂機(jī)械強(qiáng)度以及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的疏密。交聯(lián)度大，網(wǎng)孔小，結(jié)構(gòu)緊密，樹脂機(jī)械強(qiáng)度大；交聯(lián)度小，則樹脂網(wǎng)孔大，結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度小。同時(shí)，交聯(lián)度的變化，使離子交換樹脂對大小不同的各種離子具有選擇性通過的能力。第一百一十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五此外，由于樹脂交聯(lián)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使樹脂具有固體不溶性，但能吸水脹溶。一般732樹脂由Na型轉(zhuǎn)變?yōu)镠型時(shí)，其體積約增加5％。樹脂在進(jìn)行交換和再生時(shí)，其體積都發(fā)生脹縮，這是引起樹脂老化的原因。一般說，脹溶性越大的樹脂，機(jī)械強(qiáng)度也越差。第一百一十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五3．穩(wěn)定性盡可能選用耐溫、耐磨、耐酸堿、不易破碎的交換樹脂，以保證樹脂循環(huán)使用的次數(shù)。一般說來，苯乙烯型比其它類型交換樹脂穩(wěn)定性好；陽離子交換樹脂比陰離子交換樹脂的穩(wěn)定性好；交聯(lián)度大的比交聯(lián)度小的穩(wěn)定性好。第一百一十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五4．密度第一百一十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百一十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百一十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五5．交換容量離子交換樹脂的交換容量是指樹脂交換能力的大小，是衡量樹脂性能的一個(gè)重要指標(biāo)。一股選用交換量大一些的好。第一百一十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五交換容量有以下幾種表示方法：(1)理論交換容量(又稱總交換量)理論交換容量指樹脂交換基團(tuán)中所有可交換離子全被交換時(shí)的交換容量，也就是樹脂全部可交離子的當(dāng)量數(shù)。一般用滴定法測定，單位一般用毫克當(dāng)量／克干樹脂或毫克當(dāng)量／毫升濕樹脂來表示。第一百一十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(2)工作交換量指在一定操作條件下，離子交換樹脂所能夠利用的交換容量，也可以稱實(shí)際交換容量。第一百一十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五它受操作條件，如柱長度，樹脂粒度，離子性質(zhì)及濃度，流速，交換基團(tuán)等因素影響，因?yàn)椴皇菢渲拿總€(gè)活性基團(tuán)都進(jìn)行交換，又因谷氨酸發(fā)酵液中尚含有一些其它離子，所以工作交換容量總比理論交換容量要低些。第一百二十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五三、離子交換法提取谷氨酸的基本原理1．親和力溶液中某一離子能否與樹脂上的離子進(jìn)行交換，主要取決于離子相對濃度以及交換樹脂對該離子的相對親和力。在常溫和稀溶液中，有如下的規(guī)律：第一百二十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(1)原則上所有陽離子與陽離子交換樹脂進(jìn)行交換，所有陰離子與陰離子交換樹脂進(jìn)行交換。(2)各種陽離子具有不同的親和力，它們對于強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的親和力是隨著離子價(jià)數(shù)和原子序數(shù)的增加而增加，而隨水合離子半徑的增加而減少。第一百二十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百二十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(3)H的親和力隨樹脂交換基團(tuán)性質(zhì)而異，取決于樹脂交換基團(tuán)與H所形成的酸的酸性強(qiáng)弱。如在-cooH中，H的親和力高，而在-s03H中，H的親和力低。第一百二十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(4)在高濃度時(shí)，不同離子的親和力差異顯著減少。(5)氨基酸是兩性電解質(zhì)，它含有可交換的-NH4和coo-，因此，與酸、堿兩種樹脂都能發(fā)生交換。對于強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂，所有氨基酸都能吸附，等電點(diǎn)愈高，親和力愈大，交換吸附能力愈強(qiáng)，見表6-6。第一百二十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百二十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五2．離子交換反應(yīng)過程離子交換反應(yīng)是指離子交換樹脂交換基團(tuán)的可游離交換離子中的H，與溶液中的同性離子的交換反應(yīng)過程。它同一般化學(xué)反應(yīng)一樣，它服從于質(zhì)量作用定律，而是可逆的。第一百二十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百二十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(1)溶液中的谷氨酸離子經(jīng)溶液擴(kuò)散到樹脂表面。(2)穿過樹脂表面向樹脂內(nèi)部擴(kuò)散。(3)谷氨酸離子與樹脂中H進(jìn)行離子交換。(4)交換出來的H從樹脂內(nèi)部向樹脂表面擴(kuò)散．(5)最后H擴(kuò)散到溶液中。其中步驟(1)、(5)稱為外擴(kuò)散；(2)、(4)稱內(nèi)擴(kuò)散；〔3)稱交換反應(yīng)。第一百二十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五一般速度很快，而擴(kuò)散速度較慢。因此，離子交換反應(yīng)的速度主要取決于擴(kuò)放速度。也正因?yàn)檫@樣，離子交換過程一般比溶液中發(fā)生的離子反應(yīng)慢。第一百三十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五3．谷氨酸發(fā)酵液交換層次的剖析第一百三十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五4．732樹脂提取谷氨酸的化學(xué)變化反應(yīng)第一百三十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五四、離子交換柱裝置離子交換柱是離子交換法的主要設(shè)備。它是圓形柱，上下封頭球形或錐形，柱內(nèi)裝有液體分布器，支持樹脂用的支座。要求能密閉，承壓鋼制設(shè)備。第一百三十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五1．耐腐性能要求由于離子交換過程中，需經(jīng)過強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，高溫交替接觸腐蝕，因此對交換柱的設(shè)計(jì)，必須考慮耐酸，耐堿，耐熱。一般工廠都采用襯膠交換柱。第一百三十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五2．徑離比要求在設(shè)計(jì)交換柱時(shí)，首先要考慮交換柱的徑高比例，根據(jù)生產(chǎn)上操作經(jīng)驗(yàn)，柱有效高度與直徑之比，H／D＝4／1-5／1左右為好。樹脂層高度為柱有效高度的1／2-2／3為好。一般正上柱有效樹脂體積約為柱的70％，倒上柱約為60%，以備反沖樹脂擴(kuò)展之用。第一百三十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五3．樹脂支持層圓筒體的底部與橢圓形底之間常裝有多孔板篩網(wǎng)以支持樹脂層，也有安裝一塊小花板。上面放卵石或石英石，直接鋪?zhàn)又鬃髦С謽渲?。石塊大的在下面，小的在上，一般分五層，各層石塊的直徑范圍分別為40，20，10，5，1-2mm。每層高度約10-15cm。第一百三十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五五、工藝流程離子交換法提取谷氨酸，接操作方式，可分為單柱式和雙柱式兩種。所謂雙柱式即把732樹脂分裝二柱串接起來，讓上柱液先通過第一柱交換，當(dāng)流出液中發(fā)現(xiàn)有谷氨酸漏失時(shí)，便迅速接入第二柱交換。第一百三十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五特別是上柱液是等電點(diǎn)母液，含谷氨酸僅0.14毫克當(dāng)量／mL，而NH4卻含0．4毫克當(dāng)量／mL時(shí)，如果采用單柱法上柱，則大部分樹脂用于交換吸附NH4等交換勢強(qiáng)的離子，這就使樹脂對谷氨酸的吸附不集中，洗脫時(shí)谷氨酸也不易集中，洗脫液中還含有其它離子影響谷氨酸質(zhì)量，且耗堿量大，收率低。第一百三十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百三十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百四十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百四十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百四十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第五節(jié)等電點(diǎn)-離子交換法提取谷氨酸等電點(diǎn)-離子交換法提取谷氨酸，為目前國內(nèi)許多工廠所采用。第一百四十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五該法是在發(fā)酵液經(jīng)等電點(diǎn)提取谷氨酸以后，讓母液通過離子交換住，(單柱或雙柱)進(jìn)行吸附，洗脫回收，使洗脫所得的高流分與發(fā)酵液合并，進(jìn)行等電點(diǎn)提取。這樣既可避免等電點(diǎn)收率低，又可減少樹脂用量，還可以獲得較高的提取收率，即回收率可達(dá)90％左右。第一百四十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百四十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百四十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第六節(jié)鋅鹽法提取谷氨酸鋅鹽法提取谷氨酸有兩種方法：一種方法是在發(fā)酵液中直接投入硫酸鋅，使之成谷氨酸鋅，然后把谷氨酸鋅變成谷氨酸，稱為一步鋅鹽法。第一百四十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五另一種方法是將發(fā)酵液先用等電點(diǎn)提取谷氨酸，其母液中殘存的谷氨酸，投入硫酸鋅，使之成為谷氨酸鋅，谷氨酸鋅就可直接做谷氨酸或與發(fā)酵液混合做等電點(diǎn)，提取谷氨酸。一般收率可達(dá)85-90％。第一百四十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五一、基本原理和性質(zhì)在一定的PH條件下(PH6．3)，利用谷氨酸與鋅離子作用，生成難溶于水的谷氨酸鋅沉淀下來，然后在酸性條件下，溶解谷氨酸鋅的沉淀，再調(diào)PH至2．4，谷氨酸結(jié)晶析出。第一百四十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五谷氨酸鋅的基本性狀：化學(xué)純谷氨酸和氯化鋅制得晶形為白色顆粒結(jié)晶，粒粗易沉淀。在發(fā)酵液中制得的晶形則是帶有黃色的顆粒結(jié)晶，在常溫下，結(jié)晶晶型見圖6-15。第一百五十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百五十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五表6—18中的測定數(shù)據(jù)證明，谷氨酸與鋅離子的合適反應(yīng)比例為1：1(摩爾)。第一百五十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五1．谷氨酸與鋅的反應(yīng)式第一百五十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五相據(jù)以上反應(yīng)，在發(fā)酵液中加入與谷氨酸等當(dāng)量的鋅，就可以生成谷氨酸鋅鹽沉淀析出。但根據(jù)化學(xué)平衡理論，要使谷氨酸成鋅鹽并沉淀完全，必須加入稍過量的鋅離子。第一百五十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五可是，鋅離子含量過多又會(huì)形成氫氧化鋅膠體，而使沉淀浮動(dòng)和液相和固相分離困難。若鋅離子不足，則谷氨酸沉淀又不完全，回收量將減少。第一百五十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百五十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五上述試驗(yàn)結(jié)果表明，鋅離子與谷氨酸的比例為0．5-0．55：1(重量)，這樣母液中殘存谷氨酸為0．18-0．3％時(shí)，鋅為0．25-0．5％。第一百五十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五2．谷氨酸鋅鹽的溶解度(1）溫度對谷氨酸鋅鹽溶解度的影響見表6-19?？梢姕囟葘劝彼徜\鹽溶解度影響不大。第一百五十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百五十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(2)溫度對谷氨酸鋅鹽晶形的影響從上述結(jié)果表明，溫度對谷氨酸鋅鹽的溶解度影響不顯著，但溫度對谷氨酸鋅鹽結(jié)晶顆粒的大小，影響比較大。第一百六十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五一般說溫度高，谷氨酸鋅鹽結(jié)晶粒子粗，沉淀速度快。但溫度太高，容易使菌體蛋白質(zhì)疑固和谷氨酸鋅鹽一起沉淀，不易分離，反而增加雜質(zhì)。第一百六十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五對發(fā)酵感染噬菌體或雜菌發(fā)酵液，最好加熱至80℃殺菌。菌體經(jīng)過沉淀除去后，再做鋅鹽，結(jié)晶顆粒大，易沉淀分離，效果顯著，見圖6-17。第一百六十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百六十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(3)PH對谷氨酸鋅溶解度的影響谷氨酸鋅受溶液PH值的影響甚大，其結(jié)果見表6—20。從生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果，谷氨酸鋅在PH6．3-6.5范圍時(shí)，溶解度最小，結(jié)晶最完全。第一百六十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(4）鈉離子及其它離子對谷氨酸鋅溶解度的影響谷氨酸鋅結(jié)晶的溶解度除受PH值的影響外，根據(jù)同離子效應(yīng)原理，過量的鈉離子等也會(huì)影響谷氨酸鋅的溶解度。第一百六十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五隨添加鈉離子量的增加，溶解度明顯上升，所以使用的硫酸鋅中，硫酸鈉含量盡量要低。同時(shí)，由于發(fā)酵液中有磷酸二氫鉀的存在，易生成磷酸鋅的膠體層，其溶解度也會(huì)增加，因此必須盡可能控制金屬離子的含量。第一百六十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百六十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五(5)攪拌結(jié)晶時(shí)間對殘存谷氨酸含量的影響結(jié)晶顆粒的大小及殘存谷氨酸的變化與攪拌時(shí)間影響不大，一般反應(yīng)2h基本平衡，故工藝要求加堿結(jié)束繼續(xù)攪拌2-4h即可，不必象谷氨酸結(jié)晶攪拌時(shí)間需10余個(gè)小時(shí)才能結(jié)晶完全。結(jié)果見圖6-19。第一百六十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五第一百六十九頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五眾所周知，谷氨酸的等電點(diǎn)PI＝3．22，然而從谷氨酸鋅制備谷氨酸時(shí)，發(fā)現(xiàn)PH值有所改變(見圖6—20)。第一百七十頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，合適的谷氨酸結(jié)晶PH值等于2．4+-0.2，其原因是由于溶液中含有鋅離子濃度很高，產(chǎn)生共存離子效應(yīng)，使谷氨酸等電點(diǎn)PH值降低。此時(shí)，若以PI＝3．22來結(jié)晶谷氨酸，則其回收率就很難達(dá)到滿意的結(jié)果。第一百七十一頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五二、鋅鹽罐的設(shè)備要求1.鋅鹽罐徑高比例根據(jù)目前國內(nèi)各味精廠實(shí)際使用的情況，罐徑一般都采用D：H＝1：1.2-1.5，若徑高比太大，加堿反應(yīng)速度慢，就易出現(xiàn)谷氨酸鋅較細(xì)的弊病。第一百七十二頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五2．?dāng)嚢杵饕话悴捎胐＝0．6D，葉寬h＝0．1d，45度二葉直漿攪拌器兩檔。最好離底部再安裝一張小葉子，似刀形，這樣翻騰比較均勻，不使谷氨酸鋅下沉。第一百七十三頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五3．轉(zhuǎn)速一般采用25-36r／min為宜。若轉(zhuǎn)速太快，引起谷氨酸鋅結(jié)晶破碎。攪拌轉(zhuǎn)速與設(shè)備直徑、攪拌葉大小有關(guān)，設(shè)備越大，攪拌器的轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低。第一百七十四頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五4．鋅鹽罐耐腐蝕要求由于谷氨酸發(fā)酵液制取谷氨酸鋅，是在中性條件下進(jìn)行的，采取鐵制容器對產(chǎn)品質(zhì)量影響不大。如果做谷氨酸也同用一只罐，因制谷氨酸終了的PH為2．4，對鐵制容器有腐蝕作用，因此做谷氨酸罐的容器必須進(jìn)行耐腐蝕處理，有些廠采用襯磁硅設(shè)備。第一百七十五頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五三、工藝流程1.一步鋅鹽法第一百七十六頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五2．等電點(diǎn)—鋅鹽法第一百七十七頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五五、酮酸對鋅鹽法提取谷氨酸的影響總酮酸(丙酮酸與酮戊二酸)是影響鋅鹽提取的一個(gè)關(guān)鍵因素。1．提取過程的異常現(xiàn)象實(shí)際生產(chǎn)上經(jīng)常遇到發(fā)酵時(shí)酮酸含量高，色發(fā)紅，采用鋅鹽法提取谷氨酸發(fā)生困難，使收得率降低。第一百七十八頁，共一百九十七頁，編輯于2023年，星期五主要表現(xiàn)為菌體與谷氨酸鋅鹽不易分開，結(jié)晶粒子細(xì)，不易沉淀，白廢液(鋅鹽母液)中殘存谷氨酸含量高，含鋅量高，結(jié)晶發(fā)糊，收率