生物工艺学课程设计

学校代码： 10128 学 号： 201020513056

生物工艺学课程设计说明书

题 目： 100kt/a谷氨酸钠发酵车间

工艺设计

学生姓名： 刘 阳 学 院： 化工学院

班 级： 生物工程10-1班 指导教师： 刘占英

2014年 1 月 10

目录

引言 ........................................................................................................................................................ 1 第一章设计内容与设计组成 ......................................................................................................... 1 1.1 设计任务 ...................................................... 1 1.2 设计意义 ...................................................... 1 第二章 谷氨酸简介 ......................................................................................................................... 2 1.1 概述 .......................................................... 2 1.2 理化性质 ...................................................... 2 1.3 谷氨酸的生物合成途径 .......................................... 3 第三章 生产谷氨酸的工艺流程.................................................................................................. 4 3.1 概述 .......................................................... 4 工艺流程图 ...................................................... 6 3.2 原料的预处理及糖化 ............................................ 7 3.3. 谷氨酸发酵工艺 ............................................... 8 3.4 谷氨酸的提取 ................................................. 11 第四章 工艺计算 ............................................................................................................................ 13 4.1 生产要求 ..................................................... 13 4.2 总物料平衡的计算............................................. 13 4.3 糖化工段物料衡算 ............................................. 15 4.4发酵工段物料平衡计算 ......................................... 17 4.5 中和等电工段物料衡算 ......................................... 21 4.6.离交工段物料衡算............................................. 23 4.7 中和脱色工段物料衡算 ......................................... 24 4.8 精制（结晶）工段物料衡算 ..................................... 26 第五章 总结 ...................................................................................................................................... 28 致谢 ............................................................. 29 参考文献 ......................................................... 30 附图 ............................................................. 31

引言

味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物，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(阈值为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。1987年3月，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十九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂。

谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。用于食品内，有增香作用。甘氨酸具有甜味，和味精协同作用能显着提高食品的风味。谷氨酸作为风味增强剂可用于增强饮料和食品的味道，不仅能增强食品风味，对动物性食品有保鲜作用。

谷氨酸是一种酸性氨基酸，是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义。不论在食品、化妆品还是医药行业，谷氨酸都有很大的用途。

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，味精是常用的仪器增鲜剂，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。不论在食品、化妆品还是医药行业，谷氨酸都有很大的用途。

整个设计内容大体分成三部分，由于我的水平有限，加之对先进设计的了解甚少，设计中有好多不足的地方敬请各位老师和同学批评指正。

本次设计为年产10万吨谷氨酸生产的发酵工段,因此对谷氨酸的发酵介绍较为详细。

内蒙古工业大学生物工艺学课程设计

第一章设计内容与设计组成

1.1 设计任务

（1）设计内容：了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。

（2）设计组成：第一部分主要是味精生产的工艺和设备选择；第二部分包括发酵罐、种子罐及空气分过滤器的设计与选型；第三部分是工艺流程和平面布置图。

1.2 设计意义

本题目根据生物工程专业的培养方向选择。谷氨酸是是本专业中一个具有代表性的产品，生产工艺涉及种子培养、发酵、提取等重要的单元操作和工程概念，通过对谷氨酸的工艺设计，进一步巩固加深并应用所学的《生物工艺学》、《身无分离工程》、《发酵设备与工厂设计概论》和《化工原理》等专业基础和专业课的理论知识，使之系统化、综合化。培养综合运用基础知识和专业理论，解决工程实际能力，为毕业设计打下基础。

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第二章 谷氨酸简介

1.1 概述

学名：L-谷氨酸单钠盐-水化合物

商品名：味精、味素、谷氨酸钠，因味精起源于小麦，俗称麸酸钠 英文名：Monosodium L-Glutamate，简写MSG 结构式： HOOC-CH2-CH2-CH-COONa·H2O ︱ NH2

分子式：NaC5H8O4N·H2O，分子量：187.13

味精不仅应用于食品行业，还被广泛应用于医药、工业、农业等方面。味精2004年的全球市场约为170万吨，预计2010年将增长到210万吨。我国是味精生产大国，2003年中国味精产量118.9万吨，占世界53%，2006年产量136万吨，居世界第一。

谷氨酸一种酸性氨基酸。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，味精是常用的仪器增鲜剂，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。

谷氨酸是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，在代谢上具有重要意义。

1.2 理化性质

1.2.1 物理性质

㈠ 谷氨酸的立体异构体

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