味精生產(chǎn)技術(shù).doc

味精生產(chǎn)技術(shù)(Monosodium glutamate production technology)第九組 系部：食品與生物工程系專業(yè)：生物工程 班級：文生105-2 成員：王照生201090621235 李亞東201090621216 王汝春201090621233 馬成龍2010906212101、 行業(yè)簡介味精，也稱味之素（商品名稱），學(xué)名谷氨酸鈉，是調(diào)味料的一種，主要成分為谷氨酸鈉。谷氨酸鈉是谷氨酸的鈉鹽，是一種無色無臭的晶體，在232時解體融化，吸濕性強，易溶于水。谷氨酸鈉還具有治療慢性肝炎、肝昏迷、神經(jīng)衰弱、癲癇病、胃酸缺乏等病的作用。要注意的是，如果在100以上的高溫中使用味精，鮮味劑谷氨酸鈉會轉(zhuǎn)變?yōu)橹掳┬缘慕构劝彼徕c。如果在堿性環(huán)境中，味精會起化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一種叫谷氨酸二鈉的物質(zhì)，因此要注意使用和存放味精的條件。1、 產(chǎn)品的分類和用途 我國的味精目前有四種規(guī)格，即俺含有谷氨酸鈉的純度可分為99、95%、90%、80%四種。除99%以外，其他三種分別加5%、10%、20%食鹽等作填充料，有白色柱狀結(jié)晶型和白色粉末狀結(jié)晶型。市場上供應(yīng)的味精，谷氨酸鈉含量低于80%的只能稱之為調(diào)味品，所以在選購時要看清包裝上的谷氨酸鈉含量。2、 行業(yè)的歷史1866年，德國人H.Ritthasen博士從面筋中分離到谷氨酸，根據(jù)原料定名為麩酸（因為面筋是從小麥里的提取出來的）。1908年，日本東京大學(xué)池田菊苗實試驗，從海帶中分離的得到L-谷氨酸結(jié)晶體，這個晶體和從蛋白質(zhì)水解得到的L-谷氨酸是同樣的物質(zhì)，而且都是有鮮味的。在1965年以前是以面筋或大豆粕為原料，通過酸水解的方法生產(chǎn)味精的。這種方法消耗大，成本高，勞動強度大，對設(shè)備要求高，需耐酸設(shè)備。隨著科學(xué)的進步及生物技術(shù)的發(fā)展，史使味精生產(chǎn)發(fā)生了革命性的變化，自1965年以后我國味精廠都以糧食（玉米淀粉、大米、小麥淀粉、甘薯淀粉）為原料，通過微生物發(fā)酵、提取、精制得到符合國家標準的谷氨酸鈉，用了它以后使菜肴更加鮮美可口。3、地位和作用隨著生產(chǎn)的發(fā)展以及人們消費水平的提高，味精在人們的生活中已經(jīng)成為不可缺的鮮味物質(zhì)。味精不僅能為菜肴增添鮮味，還具有豐富的營養(yǎng)。谷氨酸鈉被人們食用后，能夠通過胃酸的作用解離為谷氨酸，能很快的被消化吸收，變成人體組織中必不可少的蛋白質(zhì)。而谷氨酸是一種高級營養(yǎng)輔助藥，在醫(yī)療上有護肝、解毒、改善神經(jīng)系統(tǒng)的功能，對于年少兒童還具有促進神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的作用，在日常生活中適量地食用味精，能促進發(fā)育，增強體質(zhì)。因此，味精的作用及營養(yǎng)價值很重要。二、谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)方法和生產(chǎn)工藝流程1、生產(chǎn)方法谷氨酸發(fā)酵包括了谷氨酸的生物合成和積累兩個過程。谷氨酸的生物合成途徑大致是：葡萄糖經(jīng)糖酵解（EMP途徑）和己糖磷酸支路（HMP途徑）生成丙酮酸，再氧化成酮戊二酸。酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶的催化及有NH4+ 存在的條件下，生成谷氨酸。因此，谷氨酸的生物合成途徑包括EMP、HMP、TCA循環(huán)DCA循環(huán)和CO固定作用等。 主要酶反應(yīng)：酮戊二酸+ NH4+ +NADPH谷氨酸+HO+NADP 由葡萄糖生成的谷氨酸鈉的總反應(yīng)式為： CHO+NH+3/2OCHON+3HO+CO谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌的代謝均存在EMP途徑和HMP途徑。經(jīng)這兩條途徑發(fā)酵至丙酮酸后，一部分經(jīng)氧化脫羧生成乙酰輔酶A,一部分通過羧化固定CO生成草酰乙酸或蘋果酸，草酰乙酸與乙酰輔酶A在檸檬酸合酶催化作用下，縮合成檸檬酸，再經(jīng)TCA循環(huán)中的部分步驟生成酮戊二酸，經(jīng)轉(zhuǎn)氨反應(yīng)生成谷氨酸。2、 發(fā)酵工藝流程材料準備谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)菌種制備移種谷氨酸發(fā)酵過程的控制谷氨酸等電點回收谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基的制備谷氨酸的中和，精制味精的結(jié)晶與干燥提交工作任務(wù)報告單3、 主要工藝參數(shù)溶解氧對谷氨酸產(chǎn)生菌種的種子培養(yǎng)影響很大。溶解氧過低，菌體呼吸收到抑制，從而抑制生長，引起乳酸等副產(chǎn)物的積累；但是并非溶解氧越高越好，當溶解氧滿足菌的需氧量后繼續(xù)升高，不但會造成浪費還會由于高氧水平抑制菌體生長和谷氨酸的生成。溫度 谷氨酸發(fā)酵0-12h為長菌期，菌種生長最適溫度30-32。當菌體生長到穩(wěn)定期，進入產(chǎn)酸期，控制溫度為34-36。pH 為了維持發(fā)酵的最佳條件，根據(jù)谷氨酸產(chǎn)生菌發(fā)酵的最適pH在7.0-8.0之間，采用提高通風量、控制流加氮源的方法來調(diào)節(jié)谷氨酸的發(fā)酵。磷酸鹽是谷氨酸發(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；但磷濃度過低，則菌體生長不好，不利于產(chǎn)酸。發(fā)酵結(jié)束后，常用離子交換樹脂法等進行提取。3、 技術(shù)參數(shù)1、 菌種方面目前在谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中所使用的菌種主要如下：棒狀桿菌屬：谷氨酸棒狀桿菌、北京棒狀桿菌、鈍齒棒狀桿菌。短桿桿菌：黃色短桿菌、天津短桿菌。這些菌種具有以下共同的特征：細胞形態(tài)為棒狀、斷桿；革蘭氏陽性菌，無芽包，無鞭毛，不能運動；都是需氧型；都是生物素缺陷型；脲酶強陽性；不分解淀粉；谷氨酸脫氫酶活力強；不分解谷氨酸，并能耐高濃度谷氨酸；發(fā)酵中菌體發(fā)生明顯的形態(tài)變化，同時細胞膜滲透性發(fā)生變化；二氧化碳固定反應(yīng)酶系活力強；乙醛酸循環(huán)弱；-酮戊二酸氧化缺失或微弱。菌種的選育根據(jù)各個軍中的特征，選擇合適的菌種作為培養(yǎng)的對象很重要，英雌在生產(chǎn)實踐中，育種思路可以從以下幾個方面考慮。一是可通過誘變選育L-谷氨酸的結(jié)構(gòu)類似物抗性突變株和營養(yǎng)缺陷型的回復(fù)突變株，以解除自身的反饋抑制和反饋阻遏，增大L-谷氨酸積累量。二是選育強化能量代謝的突變株。三是選育不能以L-谷氨酸作為唯一碳源生長的突變株。(1)北京棒狀菌AS 1.99（Corynebaxterium pekinense n.sp.AS 1.99）細胞呈短桿或棒狀，有時略呈彎曲狀，兩端鈍圓，排列為單個、成對或V字形。革蘭染色陽性。無芽孢，無鞭毛，不運動。普通肉汁平皿培養(yǎng)，菌落圓形，中間隆起，表面光滑濕潤，邊緣整齊，菌落顏色開始呈白色，直徑1mm，隨培養(yǎng)時間延長變?yōu)榈S色，直徑增大至6mm，不產(chǎn)水溶性色素。普通肉汁液體培養(yǎng)，稍餛飩，有時表面呈微環(huán)狀，管底有粒狀沉淀。(2)鈍齒棒狀菌 AS 1.542（Corynebacterium crenatum n.sp.AS 1.542）細胞呈短桿或棒狀，兩端鈍圓，排列為單個、成對或V字形。革蘭染色陽性。無芽孢，無鞭毛，不運動。細胞內(nèi)次極端有異染顆粒并存在數(shù)個橫隔。普通肉汁固體平皿培養(yǎng)，菌落扁平，呈草黃色，表面濕潤無光澤，邊緣較薄呈鈍齒狀，不產(chǎn)水溶性色素，直徑3-5.普通肉汁液體培養(yǎng)渾濁，表面有薄菌膜，管底有較多沉淀。2、 工藝上 材料準備 谷氨酸常用材料有玉米、小麥、甘薯、大米等。谷氨酸生產(chǎn)時發(fā)酵原料具有一定的選擇原則。首先要考慮菌體生長繁殖的營養(yǎng)，是否有利于谷氨酸的大量積累，還要考慮原料是否豐富、價格便宜，發(fā)酵周期是否短，產(chǎn)品是否易提取等因素。 菌種制備 菌種制備的主要目的是盡可能地培養(yǎng)出高活性、能滿足大規(guī)模發(fā)酵需要的純種，主要方式為：分離純化和擴大培養(yǎng)。分離純化一般兩個月左右就應(yīng)該分離純化一次，分兩步進行。第一步是用平板稀釋法分離出單細胞菌落，具體方法是把待分離的菌株用無菌生理鹽水制成菌懸液，并在裝有玻璃珠的三角瓶中充分震蕩，利用玻璃珠的滾動使菌體細胞分散，然后將菌懸液稀釋成一定的濃度，分別做平板培養(yǎng)，使被分離的單細胞長成單菌落；第二步是挑取若干單細胞菌落接種于試管斜面培養(yǎng)基上，然后把這些菌株分別用三角瓶進行搖瓶發(fā)酵試驗，比較各菌株產(chǎn)酸的高低，選擇產(chǎn)酸的菌株供生產(chǎn)用。擴大培養(yǎng)室菌種制備的主要手段，其培養(yǎng)順序為：斜面菌種、一級種子、二級種子。工藝操作要點 a制備淀粉水解唐 b發(fā)酵 發(fā)酵過程分為：斜面活化二級搖瓶種子二級罐種子發(fā)酵 c谷氨酸提取 大本分工廠提取谷氨酸采用等電點法。將發(fā)酵液的pH調(diào)至3.22，谷氨酸就處于過飽和狀態(tài)呈結(jié)晶析出。d中和脫色 谷氨酸與碳酸鈉中和制成谷氨酸鈉，才具有強力鮮味。中和溫度為60-65，中和液的濃度為22B,pH為6.9-7.0。106g的t碳酸鈉可中和294g的谷氨酸。中和完畢后，需將中和液脫色。先用谷氨酸將中和液pH調(diào)回至6.3，加熱至60，使谷氨酸鈉充分溶解加入粉末活性炭進行脫色，攪拌30min后，即可讓其自然沉淀或進行過濾。e濃縮結(jié)晶 將脫色液放入真空濃縮鍋內(nèi)，真空度保持8000Pa以上，溫度控在60以下，當鍋內(nèi)液體濃度達到32B時，即開攪拌機，關(guān)掉蒸汽，用真空吸入晶種，進行起晶，然后將所得晶液在離心機內(nèi)進行離心分離。f干燥過篩 將結(jié)晶味精于80干燥，然后過篩。大片的可打碎成粉攪拌入食鹽，作為粉狀味精；過細的作為小結(jié)晶味精或當晶種使用。g成品包裝、標志、運輸和存儲 產(chǎn)品的外包裝按照包裝儲運圖示標志（GB/T 191-2008)的要求，外包裝物應(yīng)有明顯的標志。產(chǎn)品在運輸過程中應(yīng)輕拿輕放，嚴防污染、雨淋和曝曬。產(chǎn)品儲存在陰涼、干燥、通風無污染的的環(huán)境下，不應(yīng)露天堆放。3、 產(chǎn)物的分離和提取主要工藝流程圖： 谷氨酸中和脫色除鐵濃縮和結(jié)晶成品分離和干燥a、使用碳酸鈉對谷氨酸鈉進行中和，pH一般控制在6.7-7.0得到的是谷氨酸一鈉|（有鮮味）。在實際操作中，由于谷氨酸在水中的溶解度較小，中和反應(yīng)的體系應(yīng)當控制在60左右，應(yīng)先將谷氨酸加入到熱水中，在逐步加入碳酸鈉，完成中和。b、脫色常用的活性炭脫色法，溫度一般控制在50-60。c、根據(jù)實際操作所使用設(shè)備的材質(zhì)，此步驟選做。d、濃縮和結(jié)晶包括三個過程：形成過飽和溶液晶核形成晶體成長e、用抽濾裝置將味精晶體分離，再放入干燥箱干燥，干燥溫度不超過60，即得到味精原晶體。4、 主要生產(chǎn)設(shè)備試管；三角瓶；高壓滅菌鍋；搖床；培養(yǎng)箱；顯微鏡；膜組件；板塊過濾器；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器；發(fā)酵罐：GUJS-50-500型，種子罐50L,發(fā)酵罐500L。4、 技術(shù)進展(一).菌種方面為了證實在谷氨酸棒桿菌中，利用H + -ATPase 基因失活構(gòu)建高產(chǎn)谷氨酸基因工程菌的應(yīng)用可行性，通過重組PCR 技術(shù)部分缺失H + -ATPase 亞基基因序列，采用插入失活方法構(gòu)建H + -ATPase 失活的谷氨酸棒桿菌?？疾炝似涔劝彼岙a(chǎn)生能力及對生長速率的影響。實驗結(jié)果表明，H + -ATPase 失活的谷氨酸棒桿菌在含有100g /L 的葡萄糖培養(yǎng)基中搖瓶發(fā)酵，其谷氨酸最大累積量為51 6g /L，比野生菌株提高了42 9%。生長速率研究結(jié)果表明，H + -ATPase 失活的谷氨酸棒桿菌生長速率略低于野生谷氨酸棒桿菌。證實了H +-ATPase 基因失活對提高谷氨酸產(chǎn)量的作用，為利用H + -ATPase 基因構(gòu)建高產(chǎn)谷氨酸基因工程菌株提供了科學(xué)依據(jù)。（二）工藝上1 選育優(yōu)良菌種高產(chǎn)、純正、優(yōu)良的菌種是保證發(fā)酵成功的前提，因此優(yōu)良生產(chǎn)菌種的選育一直是谷氨酸發(fā)酵的主要研究課題。谷氨酸發(fā)酵一般采用黃色短桿菌（Brevibacterium fLavum） 為出發(fā)菌株，根據(jù)代謝控制發(fā)酵原理進行人工誘變，定向選育高產(chǎn)率的菌種。如陳寧等人以黃色短桿菌T1 為出發(fā)菌株，利用紫外線、硫酸二乙酯進行誘變，定向選育出具有寡霉素抗性、谷氨酸氧肟酸鹽抗性的溫度敏感型突變株TM106。然后，以TM106 和產(chǎn)酸率高（10.5%以上） 的天津短桿菌TG961 為親株，通過原生質(zhì)體融合技術(shù)，成功地選育出了產(chǎn)酸率高的融合子CM021，并且該菌株系溫度敏感型菌株，可用于谷氨酸強制發(fā)酵。在最佳條件下，谷氨酸產(chǎn)酸率達13.6%，糖酸轉(zhuǎn)化率達60%以上在菌種的保藏和培養(yǎng)過程中，與一切生物發(fā)酵生產(chǎn)一樣，菌種是發(fā)酵生產(chǎn)成敗的內(nèi)因，生產(chǎn)選用高產(chǎn)、純正、優(yōu)良的菌種，必須做好5 個方面的控制：嚴格保藏溫度和干燥的環(huán)境，滿足菌種不變異、不退化、不污染的條件。保藏菌種要經(jīng)分離、純化、篩選，要有專門的冷藏設(shè)備，周圍的環(huán)境要清潔無污染，對于細菌的保藏可采用- 80 冰箱保藏液體菌種的方法。生產(chǎn)使用的菌種要盡量減少傳代次數(shù)，斜面菌種一般以2 代 3 代可用于生產(chǎn)的為佳。嚴格菌種培養(yǎng)的原材料，試劑原料經(jīng)過搖瓶和生產(chǎn)試驗后，要基本固定規(guī)格和生產(chǎn)廠家。有機原料更換批號要做搖瓶試驗，每批都要留樣做下批試驗的對照。一級種子的培養(yǎng)要嚴格搖瓶培養(yǎng)間的溫度、無菌等級，有條件的情況下?lián)u瓶間可送無菌風。要保證搖床的轉(zhuǎn)速和振幅，經(jīng)常檢查搖床的皮帶或齒輪是否松動?？刂坪靡患壏N子下瓶的時機，除進行OD （光密度） 的檢測外還可進行濕菌體或用血球計數(shù)器計數(shù)檢測，鏡檢菌體的形態(tài)和同步性，同時要盡量縮短一級種子的冷凍時間，為下一步的擴大再培養(yǎng)提供活力強、同步性好、數(shù)量多、無污染的一級菌種。2 流加糖的控制流加糖工藝的關(guān)鍵技術(shù)在于開始流加的時機的選擇、流加過程中的流加速度、流加期間殘?zhí)堑暮考傲骷犹橇空伎偼短堑谋壤?。根?jù)菌種的耗糖能力、生物素，在采用適量法的工藝條件下，總投糖含量為18%左右的轉(zhuǎn)化率較高，投糖超過20%的轉(zhuǎn)化率就有低于58.0%的危險（轉(zhuǎn)化率低于58.0%對淀粉的單耗和成本造成升高的影響），投糖量過低雖然可以提高轉(zhuǎn)化率，但產(chǎn)酸低、影響設(shè)備利用率和能源的消耗。2.1 初糖濃度一般情況下，大罐初糖12%14%、菌種10 h左右達到平衡，初糖15%16%、菌種12 h 左右達到平衡，12 h 的轉(zhuǎn)化率為55.0%左右；初糖16.0%以上菌種要在14 h 左右達到平衡，12 h 的轉(zhuǎn)化率一般為52%左右?？傊跆呛康脑O(shè)計要考慮對菌種生長和轉(zhuǎn)化率的影響也要考慮到發(fā)酵培養(yǎng)基的平衡，在發(fā)酵周期30 h 左右、流加糖含量為36.0%左右的條件下，初糖設(shè)計含量為14%16%是比較適當?shù)?。如果流加糖含量提高?0.0%以上，初糖質(zhì)量分數(shù)設(shè)計在13%14%即可。2.2 流加時間選擇適當?shù)臅r機是相當重要的，對發(fā)酵的產(chǎn)量有很大影響。補糖的時機不能單純以培養(yǎng)時間作為依據(jù)，要根據(jù)糖的耗用速度、值變化、殘?zhí)堑母叩?、菌體活力、菌體形態(tài)是否轉(zhuǎn)型等因素判斷比較符合實際。補糖的時間原則是控制微生物的中間代謝，使之向有利于產(chǎn)物積累的方向發(fā)展。能控制菌體量的增加、糖的消耗速度與發(fā)酵單位增長三者之間的關(guān)系，就可獲得更長的生物合成期，以利于谷氨酸的積累。其控制要點是谷氨酸生產(chǎn)菌轉(zhuǎn)型期和乳酸峰值期相結(jié)合進行糖流加。開始流加時機應(yīng)以殘?zhí)橇?、耗糖速度、菌體的活力和轉(zhuǎn)型情況為依據(jù)，通過耗氧及需氧情況的計算顯示，發(fā)酵殘?zhí)窃?.0%2.0%時是流加糖的最佳時機。在流加過程中流加速度主要根據(jù)殘?zhí)橇靠刂?，根?jù)生產(chǎn)經(jīng)驗殘?zhí)强刂屏繛?.0% 1.0%、流加糖占總投糖的60%70%時產(chǎn)酸和轉(zhuǎn)化率較為理想。糖液質(zhì)量直接影響谷氨酸發(fā)酵生長、耗糖速度，進而影響產(chǎn)量和酸糖轉(zhuǎn)化率, 控制好糖液的質(zhì)量是發(fā)酵成功的基礎(chǔ)，糖液的質(zhì)量應(yīng)該是具有高DE 值（97%以上） 和高DX 值（95.0%以上），復(fù)合二糖3.0 以下，三糖、四糖以上的糖含量不超過0.5%1。2.3 流加方式連續(xù)流加比間歇流加控制效果好，這樣可以避免一次性大量流加而引起菌體的代謝受到環(huán)境突然改變的影響。如此在恒定狀態(tài)下微生物所處的環(huán)境條件，如培養(yǎng)物濃度、產(chǎn)物濃度、pH 值以及微生物細胞的濃度、生長速率等可以始終維持不變，以達到產(chǎn)生大量代謝產(chǎn)物的目的。對谷氨酸發(fā)酵而言，其控制要點有以下3 個方面：流加糖質(zhì)量分數(shù)在45%50%之間，糖色澤不增加，糖不被分解，蒸發(fā)過程中損失盡量減小，蒸發(fā)溫度不宜過高，時間不宜過長，避免產(chǎn)生焦糖和色素，濃縮前后的糖DE 值（或DX 值） 與透光率差距不能過大；流加糖消毒滅菌溫度不宜過高，而且要迅速降溫至30 45 ，保壓備用；流加過程中殘?zhí)强刂屏坎灰撕龈吆龅?，宜根?jù)糖耗速率控制流加數(shù)量，保持殘?zhí)呛糠€(wěn)定。3 生物素的控制在生物素用量的控制中不但要考慮到培養(yǎng)基中原料（包括玉米漿、糖蜜純生物素） 的生物素總量，同時還要考慮到糖液因玉米淀粉和生產(chǎn)工藝的變化造成的營養(yǎng)素（生物素和維生素） 的變化，適時地根據(jù)發(fā)酵耗糖、產(chǎn)酸及發(fā)酵的容氧情況調(diào)整培養(yǎng)基中生物素配比，控制生物素用量，充分滿足生長、耗糖、合成谷氨酸的需要，并且不能出現(xiàn)負面的影響。在采用生物素適量法工藝控制中，發(fā)酵培養(yǎng)基的總生物量控制在10.0 g/L 以上，與生物素用量相配套的二級種子到大罐的接種量達到10.0%以上，濕菌體量控制1.0 mL/10 mL 以上；大罐初糖采用14%16%的中高糖發(fā)酵，大罐前期（對數(shù)生長、轉(zhuǎn)型期、發(fā)酵期） 的通風量已達到0.35 m3/s0.45 m3/s，大罐最大濕菌體量達到0.9 mL/10 mL1.0 mL/10 mL；在低糖（36.0%左右） 流加的情況下周期縮短到28 h30 h，產(chǎn)酸可達到12.0%左右，轉(zhuǎn)化率達到59.0%以上。適量法成功的經(jīng)驗說明，生物素量的設(shè)計不是孤立的一個條件，要與其他的工藝條件相配合。4 發(fā)酵環(huán)境條件控制4.1 溫度控制發(fā)酵罐溫度根據(jù)發(fā)酵時間進程，在不同階段按最適宜的微生物生長環(huán)境設(shè)定溫度值。4.2 pH 值控制發(fā)酵罐pH 值程序控制根據(jù)生產(chǎn)實踐長期摸索的規(guī)律，確定一條優(yōu)化設(shè)定曲線，采用液氨流加，控制發(fā)酵液的pH 值?？紤]到pH 值過程的非線性特性，為了提高控制效果，采用了有約束力的非線性補償控制方法，pH 值的跟蹤性能與抗干擾性能都較強，最大穩(wěn)態(tài)誤差pH 值不超過0.1。4.3 壓力控制發(fā)酵罐壓力的穩(wěn)定不僅可以有效地防止染菌，減小供風阻力的波動，也有助于氣液兩相氧氣分壓的平衡和DO 值的穩(wěn)定。該系統(tǒng)與空氣流量控制系統(tǒng)雖然有明顯的關(guān)聯(lián)性，但通過調(diào)整控制器的有關(guān)參數(shù)，可以將這2 個變量分別控制穩(wěn)定。4.4 溶解氧控制在發(fā)酵過程中恰當控制溶解氧， 改變代謝分布，可以增大谷氨酸產(chǎn)率，減少雜酸的生成。溶解氧最優(yōu)控制水平為10%左右。在一般情況下，當發(fā)酵罐內(nèi)有富余的空氣且攪拌電機轉(zhuǎn)速適中時，通過對攪拌電機轉(zhuǎn)速控制可以得到良好的溶解氧動態(tài)過程，而在空氣量不足或攪拌電機達到一定轉(zhuǎn)速后，DO 變化受到限制，這時可以通過溶解氧和風量調(diào)回路得到繼續(xù)改善（三）產(chǎn)物的分離和提取1.1濃縮等電工藝流程濃縮等電工藝源自日本味之素公司糖蜜發(fā)酵谷氨酸的提取技術(shù), 國內(nèi)最早由河南蓮花味精集團將其嫁接于淀粉糖原料發(fā)酵工藝上(圖2), 該工藝沒有采用/離交技術(shù)0, 優(yōu)點是硫酸、液氨消耗低, 排放高濃度廢水總量僅占發(fā)酵液體積的50% 左右。211 清潔工藝流程“清潔工藝”是由江南大學(xué)和山東菱花集團合作開發(fā)并于2000年成功產(chǎn)業(yè)化的開環(huán)式清潔工藝(圖3)。通過絮凝除菌、多效蒸發(fā)濃縮、脫硫酸銨和造粒干燥等工序, 從離交尾液中回收菌體蛋白、無機和有機肥, 蒸發(fā)冷凝水回用, 既無廢水又無廢氣。圖三3 無廢低耗工藝的構(gòu)建與關(guān)鍵技術(shù)研究311 無廢低耗工藝的構(gòu)建吸取上述提取技術(shù)及高濃廢水治理技術(shù)的優(yōu)點而摒棄其缺點, 實現(xiàn)高收率、高質(zhì)量、低物耗及資源綜合利用等優(yōu)勢的集成, 是構(gòu)建谷氨酸提取無廢低耗工藝的目標?；诖四繕藰?gòu)建的谷氨酸提取無廢低耗生產(chǎn)工藝(以下簡稱無廢低耗工藝)如圖5所示。無廢低耗工藝采用新型的具有/ 細晶消除功能的等電結(jié)晶工藝, 以降低等電母液中殘留谷氨酸濃度, 提高一步等電結(jié)晶的收率; 同時以等電母液中殘留谷氨酸的二次結(jié)晶技術(shù)替代現(xiàn)有的離子交換技術(shù), 以降低硫酸、液氨等輔料的消耗; 將谷氨酸二次結(jié)晶和清潔工藝的蒸發(fā)濃縮巧妙結(jié)合, 在不增加蒸氣消耗的前提下, 有效地解決高濃廢水污染問題。工藝目標: 谷氨酸提取總收率93% , 接近等電離交工藝; 不再消耗離子交換所需的硫酸和液氨,也無額外產(chǎn)生的工藝廢水。要實現(xiàn)圖5無廢低耗工藝, 必須解決2 個技術(shù)關(guān)鍵點: 連續(xù)間歇耦聯(lián)等電結(jié)晶技術(shù)(簡稱半連續(xù)結(jié)晶)和二次結(jié)晶技術(shù)。該工藝在山東菱花味精有限公司進行了中試,半連續(xù)結(jié)晶罐規(guī)模為5 m3, 二次結(jié)晶罐規(guī)模為3.4m3。圖五312 半連續(xù)等電結(jié)晶工藝研究常規(guī)等電結(jié)晶母液中存在大量微小晶體, 微晶數(shù)量多少直接影響提取收率和晶體質(zhì)量。半連續(xù)結(jié)晶內(nèi)含“微晶自動消除技術(shù)”, 目的是消除結(jié)晶母液中存在的微小晶體, 使等電母液中殘留谷氨酸的濃度由離交工藝的2.3%降至1.8% 以下, 將一步等電結(jié)晶收率提高到85% ; 其次, 谷氨酸晶體顆粒直徑大幅度提高, 純度提高到98% 以上。微晶消除后谷氨酸結(jié)晶顆粒粗壯, 容易分離且夾帶母液少,因而收率和純度都高。313 二次結(jié)晶工藝研究二次結(jié)晶技術(shù)的關(guān)鍵是獲得晶形良好的-晶體, 以保證二次結(jié)晶收率達到60% 以上, 且工藝上容易實現(xiàn)分離操作。等電母液中硫酸銨等雜質(zhì)濃度是谷氨酸的4倍以上, 二次結(jié)晶困難, 采用常規(guī)濃縮結(jié)晶, 得到的是小顆粒泥狀結(jié)晶(圖6), 分離困難且純度低。采用變溫連續(xù)濃縮