七万吨谷氨酸工厂设计修改

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1、本科毕业设计第53页共53页1前言谷氨酸，是一种酸性氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。医学上谷氨酸主要用于治疗肝性昏迷，还用于改善儿童智力发育。食品工业上，味精是常用的食品增鲜剂，其主要成分是谷氨酸钠盐。过去生产味精主要用小麦面筋（谷蛋白）水解法进行，现改用微生物发酵法来进行大规模生产。谷氨酸(2—氨基戊二酸

2、)有左旋体、右旋体和外消旋体。左旋体，即L-谷氨酸。L-谷氨酸是一种鳞片状或粉末状晶体，呈微酸性，无毒。微溶于冷水，易溶于热水，几乎不溶于乙醚、丙酮及冷醋酸中，也不溶于乙醇和甲醇。在200℃时升华，247℃－249℃分解，密度1.538g/cm3，旋光度+37－+38.9(25℃)。L-谷氨酸的用途广泛，它本身作为药品，能治疗肝昏迷症，也可用来生产味精、食品添加剂、香料和用于生物化学的研究。谷氨酸的解离常数：pK'1(COOH)为2.19，pK'2(N+H3)为4.25（γ-COOH），pK'3为9.67（NH3+）任何食品的食用都要适量，味精也一样

3、，并非多多益善，过量的食用，自然于健康无益。1987年2月16日至25日，在荷兰海牙的联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第19次会议上，根据对味精各种毒理性实验的综合评价结果作出了结论，即味精作为风味增强剂，食用是安全的，宣布取消对味精的食用限量，确认了味精是一种安全可靠的食品添加剂。就营养价值而言，味精是谷氨酸的单钠盐，谷氨酸是构成蛋白质的氨基酸之一，是人体和动物的重要营养物质，具有特殊的生理作用。1975年美国营养和食品工艺学词典记载，在空腹时食用味精25毫克/公斤体重，25-35分钟后就发生头痛、出汗、恶心、体软、口渴、面颊潮

4、红、腹部疼痛等症状，但这些症状一般在数小时之内就会消失，所以在空腹时不要吃味精。谷氨酸及谷氨酸钠的分解物质中含有很强的变异原物质，如果将植物油与味精混在一起，加热约20分钟，变异原物质会进一步增加。因此在烹调时味精不宜在高温的炒菜过程中添加，而应在烹调终了时加入作调味用。本科毕业设计第53页共53页谷氨酸的生物合成途径大致是：葡萄糖经糖酵解(EMP途径)和己糖磷酸支路(HMP途径)生成丙酮酸，再氧化成乙酰辅酶A(乙酰COA)，然后进入三羧酸循环，生成α-酮戊二酸。α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化及有NH4+存在的条件下，生成谷氨酸。当生物素缺乏时，菌

5、种生长十分缓慢；当生物素过量时，则转为乳酸发酵。因此，一般将生物素控制在亚适量条件下，才能得到高产量的谷氨酸。我国谷氨酸工业发展迅猛,产销两旺,2007年味精总产量已达191万t，占世界总产量的70%以上,在国际微生物发酵产业中已占有一定竞争优势。我国味谷氨酸生产已经有80多年的生产历史，1923年从我国面筋水解法生产谷氨酸到1958年利用淀粉糖发酵法生产谷氨酸研究开始，我国利用发酵法生产谷氨酸，已经走过了50年的历程，使发酵产酸发生了很大变化，谷氨酸发酵生产技术也在不断变革，80年代以前，我国大部分谷氨酸厂采用淀粉糖发酵法，一般发酵工艺采用生物素亚

6、适量进行发酵控制，发酵产酸一般在5%~6％左右，糖酸转化率在50％左右，70年代开始新疆石河子味精厂首先利用甜菜甜蜜，采用高生物素、大种量、高通风的发酵技术进行发酵生产，使发酵产酸达到8.5％左右，糖酸转化率在60%~65％，90年代后期，我国部分谷氨酸厂在淀粉味精发酵行业开始进行以适量高生物素、大种量、高通风的发酵技术实验，加上我国大专院校、科研机构对淀粉制糖工艺、发酵菌种以及工艺控制方法及装备水平进行大量研究和改进，发酵产酸率和糖酸转化率都发生了巨大变化，发酵产酸一般12%～14%左右，糖酸转化率在56%～60%，逐步缩小了与国际的差距。我国的谷

7、氨酸发酵虽然在产量、质量等方面有了较大的提高，但与国外先进水平相比还存在一定差距。主要表现在：设备陈旧，规模小，自控水平、转化率和提取率低，易受噬菌体污染，废水污染问题尚未完全解决等。尽管我国谷氨酸发酵工艺技术指标水平进步很快，但与国际先进水平仍有较大差距，国外优势主要表现在以下几个方面：（1）原料：粗原料糖蜜、少数淀粉，具有成本优势。（2）生产方式：提取、精制生产单元连续生产方式，效率高、劳动强度低。（3）装备水平：自动化程度高，广泛采用计算机，机器装备先进，运行稳定，生产环境好。（4）生产率：设备产能高，生产能力比我们高50%，人员劳动生产率高，

8、相同规模但人员仅是我们的1/10。本科毕业设计第53页共53页（5）生产技术水平较高：发酵产酸14%～16%