谷氨酸发酵生产工艺设计
摘要
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(HOOC-CH
2CH(NH
2
)-COONa·H
2
0)，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［1］。早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的，自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产。
谷氨酸发酵是通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业［2］。该生产工艺和设备具有很强的典型性，本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。
设计内容为，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。
整个设计内容大体分成三部分，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。
关键词：味精发酵；工艺计算；设备选型；CAD
Abstract
monosodium glutamate production process can be divided into four
processstages: (1) pretreatment of raw materials and the preparation of starch hydrolysis sugar;(2) seeds to expand cultivation and glutamic acid fermentation; (3) glutamic acidextraction andglutamate single preparation of sodium; (4) MSG refined.
Corresponding to the four process stages saccharification workshop, set in the MSGplant fermentation workshop, extraction workshop and refining plant as the mainproduction plant. In addition, the steam requirements for the protection of the production process, set the boiler room, boiler combustion to produce steam, and gas pipelinetransportation to the various production needs parts. For the protection of the water of the entire factory production, the need to set the pump house, water for sterile filtration system processing, transportation and water supply pipes to the various productionneeds parts Kerword： Pretreatment Hydrolysis Fermentation
Key word:Monosodium glutamate fermentation; Process calculation; Equipment selection; CAD
目录
摘要....................................................................... I Abstract ....................................................................... I 一前言.................................................................... - 5 -二味精生产工艺........................................................... - 6 -
2.1 味精生产工艺概述.................................................. - 6 -
2.2味精生产总工艺流程图............................................... - 7 -
2.3 原料预处理及淀粉水解糖制备 ....................................... - 8 -
2.3.1 原料的预处理................................................ - 8 -
2.4 种子扩大培养及谷氨酸发酵 ......................................... - 9 -
2.5 谷氨酸的提取...................................................... - 9 -
2.6 谷氨酸制取味精及味精成品加工 .................................... - 10 -三工艺计算............................................................... - 10 -
3.1 发酵工艺技术指标及基本数据 ....................................... - 10 -
3.2 谷氨酸发酵车间的物料衡算 ......................................... - 11 -
3.2.1 物料衡算结果............................................... - 13 -
3.3.2培养液冷却水用量............................................ - 14 -
3.3.3 发酵过程空气基本数据 ....................................... - 14 -
3.3.4发酵过程无菌空气用量计算.................................... - 15 -四设备设计与选型........................................................ - 17 -
4.1 发酵罐............................................................ - 17 -
4.1.1 发酵罐的选型及容积 ........................................ - 17 -
4.1.2发酵罐个数的确定............................................ - 17 -
4.1.3主要尺寸设计................................................ - 18 -
4.1.4冷却面积.................................................... - 19 -
4.1.5搅拌器及搅拌轴功率.......................................... - 19 -
4.1.6设备结构的设计.............................................. - 21 -
4.1.7支座选择.................................................... - 25 -
4.2 种子罐............................................................ - 26 -
4.2.1种子罐容积和数量的确定...................................... - 26 -
4.2.2冷却面积的计算.............................................. - 27 -
4.2.3壁厚计算.................................................... - 27 -
4.2.4设备结构的工艺设计.......................................... - 28 -
4.2.5支座选型.................................................... - 31 -
4.3空气分过滤器...................................................... - 31 -
4.3.1种子罐分过滤器.............................................. - 31 -
4.3.2发酵罐分过滤器.............................................. - 32 -
4.4 味精厂发酵车间设备一览表 ........................................ - 32 -五设计总结与体会......................................................... - 33 -
六参考文献.............................................................. - 34 -
一前言
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(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa?H20)，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。早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的，自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产。
谷氨酸发酵是通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业。该生产工艺和设备具有很强的典型性，本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。
二味精生产工艺
2.1 味精生产工艺概述
味精生产全过程可划分为四个工艺阶段:
(1)原料的预处理及淀粉水解糖的制备;
(2)种子扩大培养及谷氨酸发酵;
(3)谷氨酸的提取;
(4)谷氨酸制取味精及味精成品加工。
与这四个工艺阶段相对应味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位。为保障全厂生产用水，还要设置供水站。所供的水经消毒、过滤系统处理，通过供水管路输送到各个生产需求部位。
2.2味精生产总工艺流程图
图1 味精生产总工艺流程图
2.3 原料预处理及淀粉水解糖制备
2.3.1 原料的预处理
此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构，以便提高原料的利用率，同时去除固体杂质，防止机器磨损。用于除杂的设备为筛选机，常用的是振动筛和转筒筛，其中振动筛结构较为简单，使用方便。
用于原料粉碎的设备除盘磨机外，还有锤式粉碎机和辊式粉碎机。盘磨机广泛用于磨碎大米、玉米、豆类等物料，而锤式粉碎机应用于薯干等脆性原料的中碎和细碎作用，辊式粉碎机主要用于粒状物料的中碎和细碎。
2.2.2 淀粉水解糖制备
在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称为淀粉水解糖。由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源，因而必须将淀粉水解为葡萄糖，才能供发酵使用。目前，国内许多味精厂采用双酶法制糖工艺。
2.4 种子扩大培养及谷氨酸发酵
种子扩大培养为保证谷氨酸发酵过程所需的大量种子，发酵车间内设置有种子站，完成生产菌种的扩大培养任务。从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。
谷氨酸发酵开始前，首先必须配制发酵培养基，并对其作高温短时灭菌处理。用于灭菌的工艺除采用连消塔—维持罐一喷淋冷却系统外，还可采用喷射加热器—维持管—真空冷却系统或薄板换热器灭菌系统。但由于糖液粘度较大，流动性差，容易将维持管堵塞，同时真空冷却器及薄板加热器的加工制造成本较高，因而应用较少。
发酵设备，国内味精厂大多采用机械搅拌通风通用式发酵罐，罐体大小在50m3到200m3之间。对于发酵过程采用人工控制，检测仪表不能及时反映罐内参数变化，因而发酵进程表现出波动性，产酸率不稳定。
由于谷氨酸发酵为通风发酵过程，需供给无菌空气，所以发酵车间还有一套空气过滤除菌及供给系统。首先由高空采气塔采集高空洁净空气，经空气压缩机压缩后导入冷凝器、油水分离器两级处理，再送入贮气罐，进而经焦炭、瓷环填充的主过滤器和纤维分过滤器除菌后，送至发酵罐使用。在北方地区由于空气湿度小、温度低，还可采用空气压缩、冷却过滤流程，省去一级冷却设备。
2.5 谷氨酸的提取
谷氨酸的提取一般采用等电点—离子交换法，国内有些味精厂还采用等电点—锌
盐法、盐酸水解—等电点法及离子交换膜电渗析法提取谷氨酸。但存在废水污染大，生产成本高，技术难度大等问题，应用上受到限制。
2.6 谷氨酸制取味精及味精成品加工
精制车间加工的谷氨酸产品为谷氨酸单钠，即味精。粗品经提纯、加工、包装，得到成品。
味精中和液的脱色过程，除使用碳柱外，还可使用离子交换柱，利用离子交换树脂的吸附色素。味精的干燥过程，国内许多厂家还采用箱式烘房干燥，设备简单，投资低，但操作条件差，生产效率低，不适应大规模生产的要求。也有的厂家使用气流干燥技术，生产量大，干燥速度快，干燥时间短，但干燥过程对味精光泽和外形有影响，同时厂房建筑要求较高，这样均不如振动式干燥床应用效果好。
三工艺计算
3.1 发酵工艺技术指标及基本数据
表4-8谷氨酸发酵工艺技术指标，选用主要指标如（1）查《生物工程工程设计概论》P
70
表1
表1 谷氨酸发酵工艺技术指标
指标名称单位指标数
生产规模 t/a 100000（味精）
生产方法 中糖发酵，一次等电点提取 年生产天数 d/a 320 产品日产量 t/a 312.5 产品质量 纯度(%)
99 倒灌率 % 0.2 发酵周期 h 50 发酵初糖 kg/m 3
150 淀粉糖化转化率 % 108 糖酸转化率 % 60 麸酸谷氨酸含量 % 95 谷氨酸提取率 % 93 味精对谷氨酸产率
%
122
（2）主要原材料质量指标 淀粉原料的淀粉含量为85%，含水13%。
（3）二级种子培养基（g/L ） 水解糖50，糖蜜20，磷酸氢二钾1.0，硫酸镁0.6，
玉米浆5~10，泡敌0.6，生物素0.02mg ，硫酸镁2mg ，硫 硫酸亚铁2mg/L 。 （4）发酵培养基（g/L ） 水解糖150，糖蜜4，硫酸镁0.6，氯化钾0.8，磷酸 0.2，泡敌0.6。
（5）接种量为8% 。 3.2 谷氨酸发酵车间的物料衡算
首先计算生产1000kg 纯度为100%的味精需耗用的原辅材料及其他物料量。 （1）发酵液量
()()
3
169.6%122%8.99%93%602201000m
V =????÷=
式中 220——发酵培养基终糖浓度（kg/m 3）
60%——糖酸转化率
93%——谷氨酸提取率
99.8%——除去倒灌率0.2%后的发酵成功率 122%——味精对谷氨酸的精制产率 （2）发酵液配制需水解糖量G 1
以纯糖算，
)(8.147122011kg V G =?=
（3）二级种液量 V 2
()
312535.0%8m V V ==
（4）二级种子培养液所需水解糖量 G 2
()kg 75.265022==V G
式中 50——二级种液含糖量（kg/m 3） （5）生产1000kg 味精需水解糖总量G 为：
()kg G G G 55.149821=+=
（6）耗用淀粉原料量
理论上，100kg 淀粉转化生成葡萄糖量为111kg ，故理论上耗用的淀粉量G 淀
粉
为：
()()
kg 7.2793%111%95%808.2356=??÷=淀粉G
式中 80%——淀粉原料含纯淀粉量 95%——淀粉糖转化率 （7）甘蔗糖蜜耗用量 二级种液耗用糖蜜量V 5
()kg V V 7.102025==
发酵培养基耗糖蜜量V 6
()kg V V 76.26416==
合计耗糖蜜37.46kg （8）氯化钾耗量G KCl
()kg V G KCl 35.58.01==
（9）磷酸耗量G 3
()kg V G 34.12.013==
（10）硫酸镁（MgSO 4·7H 2O ）用量G 4
()()kg V V G 34.46.0214=+=
（11）消泡剂（泡敌）耗用量G 5
()kg V G 01.46.015==
（12）谷氨酸（麸酸）量 发酵液谷氨酸含量为：
()()kg G 31.881%2.01%601=-?
实际生产的谷氨酸（提取率80%）为：
()kg 62.819%932.1116=?
3.2.1 物料衡算结果
由上述生产1000kg 味精（100%纯度）的物料衡算结果，可求得100000t/a 味精厂发酵车间的物料平衡计算。
具体计算结果如下表 3.3发酵过程中的热量衡算
3.3.1发酵热的计算
e st b Q Q Q Q -+= (KJ/h)
物料名称
生产1t 味精（100%）的物料量
100000t/a 味精生产的物料量
每日物料量
发酵液（m 3
） 6.69 6.69×105
2.091×103
种液（m 3
）
0.535 53500 167.188 发酵水解用糖（kg ） 1471.8 1.47×108 4.594×105
培养用糖（kg ） 26.75 2.675×106 8.359×103 水解糖总量（kg ） 1498.55 1.49855×108 4.683×105 淀粉(kg) 2793.7 2.7937×108 8.73×105 糖蜜（kg ） 37.46 3.746×106 1.171×104 氯化钾（kg ） 5.35 5.35×105 1671.88 磷酸
1.34 1.34×105 418.75 硫酸镁（kg ） 4.34 4.34×105 1356.25 泡敌（kg ） 4.01 4.01×105 1253.13 谷氨酸（kg ）
820
8.2×107
2.563×105
式中, Q b 为生物合成热, 每1m 3醪液在发酵最旺盛时，1h 的发热量与醪液总体积的乘积,即:
Q b =4.18×6000×2091=5.244×107(KJ/h) 而机械搅拌产生的热量Q st 为: Q st = 3600ηP st (KJ/h)
式中, η---搅拌功热转换系数, 为0.92 P st ---搅拌轴功率,为304.5kw 即计算得:
()h kJ P Q st st /10085045.30492.036003600=??==η 而Q e 为排气使发酵液水分汽化带出的热焓,根据经验,可取:
Q e =0.2Q b =1.05×107(KJ/h)
故发酵热为:
Q=Q b +Q st －Q e =5.244×107＋1008504－1.05×107=4.294×107(KJ/h) 3.3.2培养液冷却水用量
由培养液板式换热器灭菌流程可知，120℃的热料先通过与生料进行交换，降温至80℃后，再用冷却水冷却至35℃。在此过程中冷却水由20℃升温至45℃，由此计算出冷却水的用量：
h kg W /10649.318
.4)2045()
3580(97.37.1742?=?--??=
冷却
式中：4.186为水的平均比热， ()C j 0kg k ? 全天冷却水用量为
天吨/758.8/10758.82410649.332=?=??d kg 3.3.3 发酵过程空气基本数据
根据100 000 t/a 味精厂发酵工艺技术指标及物料平衡计算结果，列出与空气消耗有关的基本数据有：
每天生产312.5t 味精的发酵液量为2.091×103
m 3
；
种液：1.67×102 m 3；
发酵时间：32h ；
发酵周期（含清洗、灭菌等）：40h ； 发酵罐公称容积：500 m 3（9个）； 发酵罐装罐系数：85％。
3.3.4发酵过程无菌空气用量计算
发酵车间无菌空气消耗量主要用于谷氨酸发酵过程通风供氧，其次为种子培养的通气以及培养基压料输送也需要压缩空气。此外，因设备和管路、管件等的消毒吹干以及其他损耗构成无菌空气的耗用量。
1、单罐发酵无菌空气耗用量
根据资料可知，500m 3
规模的通气搅拌发酵罐的通气速率为0.18～0.35vvm ，取最高值0.35 vvm 进行计算。
（1） 单罐发酵过程用气量（常压空气）
V ＝550×85%×0.35×60＝9817.5（m 3/h ）
（2） 单罐年用量
Va ＝V×32×180=5.65×107（m 3） 式中 180――每年单罐发酵批次 2、种子培养等其他无菌空气耗量
可根据接种量、通气速率、培养时间等进行计算。单通常的设计习惯，是把种子培养用气、培养基压送及管路损失等算作一次，一般取这些无菌空气消耗量之和约等于发酵过程空气耗量的20％。故这项无菌空气耗量为： V’＝20％V ＝1963.5（m 3/h ）
单罐每年用气量为：
)/(10827.218085.196318083
6
'
'
a m V V a ?=??=??=
式中 8――种子罐培养时间 3、发酵过程高峰无菌空气消耗量
)/(981755.196355.9817914243'max h m V V V =?+?=+=
式中：5――种子罐数
4、发酵车间无菌空气消耗量
)/(10226.55938'
a m V V V a a t ?=+=
5、根据设计，实际味精年生产量为：G=100 000 t/a
故发酵车间无菌空气单耗量为：
)/(10226.5/330h m G V V t ?==
根据上述计算结果，可得出100 000 t/a 味精无菌空气用量衡算表，如表所示。
100 000 t/a 味精无菌空气用量衡算表
注：发酵罐装料系数85％，发酵周期40h ，年生产天数320d ，实际生产能力2.563×105
t/a ，公称容积500 m 3
，全容积550 m 3
。
四设备设计与选型
4.1 发酵罐
4.1.1 发酵罐的选型及容积
（1）发酵罐的选型
选用机械涡轮搅拌通风发酵罐
（2）生产能力、数量和容积的确定
当前, 我国谷氨酸发酵占统治地位的发酵罐仍是机械涡轮搅拌,即大家所说的通用罐。选用这种发酵罐的原因主要是:历史悠久,资料齐全, 在比拟放大方面积累了较丰富的成功经验,成功率高。
（3）发酵罐容积的确定:
随着科学技术的发展, 生产发酵罐的专业厂家越来越多, 现有的发酵罐容量系列如5, 10, 20, 50, 60, 75, 100, 200, 150, 250, 500m3等等。一般来说单罐容量越大, 经济性能越好, 但风险也越大, 要求技术管理水平也越高。现代发酵技术成熟，使得大型发酵罐使用越来越广泛，且大型发酵罐效益好，考虑到这方面，我们决定用500m3的发酵罐。
4.1.2发酵罐个数的确定
生产能力的计算,每吨99%纯度的味精需要V=1000 ÷
（220×60%×93%×99.8%×122%）=6.69m 3，生产100 000t/a 味精为 6.69×100000 = 6.69×105 m 3
工作320天，每天需糖液体积：
()3m 625.2090320/669000==糖V
若取发酵罐的填充系数φ=85%，则每天需要发酵罐总容量为： V 0=V 糖/85%=2459.559(m 3)
先选用公称体积500 m 3的机械发酵罐，其全容量为550 m 3。 那么每天需要550 m 3发酵罐个数为：
（个）5550/00≈=V N
共需要的发酵罐数为：
N 1=V 0×τ÷(V 总×24)≈8(个)
每天应有5个发酵罐出料，每年工作320天，
实际产量检验算： 550×85%×5×320÷6.69=111808（t ）
设备富裕量为（111808-100000）÷100000 = 11.81%，能满足生产要求。 取公称体积500 m3 发酵罐9个，其中一个留作备用。
4.1.3主要尺寸设计
；封筒全3550m 2=+=V V V
则有：
550224
2785.03
2=?+
?=D D D V π全 H=1.9D ；
解方程得：
()m D 8.675
.1550
3
== H=1.9D=12.9m ；
封头容积 ：
V 封=3.1415×6.83÷24=41（m3）
圆柱部分容积：
V 筒=0.785×6.82×12.9=468m 3
验算全容积V 全：
()
3
m
5504124682=?+=+=封筒‘全V V V V 全=V ’全
符合设计要求，可行。
4.1.4冷却面积
对谷氨酸发酵，每1m 3发酵液、每1h 传给冷却器的最大热量约为 4.18×6000kJ/(m 3·h) [5]。
采用竖式蛇管换热器，取经验值K=4.18×500 kJ/(m 3
·h ·℃) [8]
。
平均温差Δt m ：
2
12
1m t Δt Δln t Δt Δt Δ-=
32℃ 32℃ 20℃ 27℃
12 5
代入
℃Δ8512ln 5
12t m =-=
换热面积
()
33.6278
50018.42
.418600018.4m t K Q F m =????==
Δ 4.1.5搅拌器及搅拌轴功率
（1）选用六弯叶涡轮搅拌器
该搅拌器的各部分尺寸与罐径D 有一定比例关系
搅拌器叶径
()m D D i 27.23
8
.63===
叶宽 ：
()m D B 454.027.22.02.0i =?==
弧长：
()m d l 85.027.2375.0375.0=?==
底距：
()m D C 27.23
8.63===
盘踞 ：
()m D d i i 7.127.275.075.0=?==
叶弦长：
()m D L i 57.027.225.025.0=?==
叶距 ：
()m D Y 8.6==
弯叶板厚：
δ=14（mm ）
取两挡搅拌，搅拌转速N 2可根据50m 3
罐，搅拌直径1.05m ，转速N 1=110r/min 。以等P 0/V 为基准[6]放大求得：
()
min /79.657.105.11103
/23
/22112r D D N N =?
?
?
???=?
???
??=
（2）搅拌轴功率
淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。 ①计算Re m
μρN D m 2Re =
式中 D ——搅拌器直径，D=2.27m N ——搅拌器转速，()s r N /1.160
79
.65==
ρ——醪液密度，ρ=1050 kg/m 3
μ——醪液粘度， μ=1.3×10-3N ·s/m 2 将数代入上式：
4
3
21010
3.1105033.127.2Re ＞-???=m 视为湍流，则搅拌功率准数Np=
4.7
②计算不通气时的搅拌轴功率P 0：
ρ
530D N N P P =
式中 N p ——在湍流搅拌状态时其值为常数4.7 N ——搅拌转速，N=65.79r/min=1.1r/s D ——搅拌器直径，D=2.27m
ρ——醪液密度，ρ=1050kg/m 3
代入上式：
谷氨酸生产工艺
生物工程专业综合实训 （2016 年 11 月
谷氨酸生产工艺 摘要： 谷氨酸做为一种人体所必须的氨基酸，在生命的生理活动周期中具有很大的作用。不仅参与各种蛋白质的合成，组成人体结构，还做为味精可以给我们带来味蕾上的享受。现代生产谷氨酸的工艺主要是利用微生物发酵提取而来。不同的发酵方法和不同的发酵条件会造成产量的很大不同。本次谷氨酸的生产工艺，主要是掌握发酵方法和发酵条件的控制，还有各种仪器的使用方法。通过测得的数据来观察菌种的生长变化，同时谷氨酸发酵工艺各个工段的原理和使用方法。关键词：谷氨酸；发酵；工艺；等电点。
引言 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。 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。
一、谷氨酸简介 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。L －谷氨酸是蛋白质的主要构成成分，谷氨酸盐在自然界普遍存在的。多种食品以及人体内都含有谷氨酸盐，它即是蛋白质或肽的结构氨基酸之一，又是游离氨基酸，L型氨基酸美味较浓。 L－谷氨酸又名“麸酸”或写作“夫酸”，发酵制造L－谷氨酸是以糖质为原料经微生物发酵，采用“等电点提取”加上“离子交换树脂”分离的方法而制得。 谷氨酸产生菌主要是棒状类细菌，这类细菌中含质粒较少，而且大多数是隐蔽性质粒，难以直接作为克隆载体，而且此类菌的遗传背景、质粒稳定尚不清楚，在此类细菌这种构建合适的载体困难较多。需要对它们进行改建将棒状类细菌质粒与已知的质粒进行重组，构建成杂合质粒。受体菌选用短杆菌属和棒杆菌属的野生菌或变异株，特别是选用谷氨酸缺陷型变异株为受体，便于从转化后的杂交克隆中筛选产谷氨酸的个体，用谷氨酸产量高的野生菌或变异菌作为受体效果更好。供体菌株选择短杆菌及棒杆菌属的野生菌或变异株，只要具有产谷氨酸能力都可选用, 但选择谷氨酸产量高的菌株作为供体效果最好。这样就可以较容易地在棒状类细菌中开展各项分子生物学研究。有了合适的载体及其转化系统后，就可通过DNA体外重组技术进行谷氨酸产生菌的改造。这对以后谷氨酸发酵的低成本、大规模、高质量有较大的发展空间。
年产2万吨谷氨酸发酵生产的初步设计
年产2万吨谷氨酸发酵生产的初步设计
第一章总论 一、设计项目： （1）设计课题：年产2万吨谷氨酸发酵工厂的初步设计 （2）厂址：某市 （3）重点工段：糖化 （4）重点设备：糖化罐 二、设计范围： （1）厂址选择及全厂概况介绍（地貌、资源、建设规模、人员）；（2）产品的生产方案、生产方法、工艺流程及技术条件的制定；（3）重点车间详细工艺设计、工艺论证、设备选型及计算；（4）全厂的物料衡算； （5）全厂的水、电、热、冷、气的衡算； （6）车间的布置和说明； （7）重点设备的设计计算； （8）对锅炉、电站、空压站等提出要求及选型； （9）对生产和环境措施提出可行方案。 三、要完成的设计图纸： （1）全厂工艺流程图一张； （2）重点车间工艺流程图一张； （3）重点车间设备布置立面图一张；
（4）重点车间设备布置平面图一张； （5）重点设备装配图一张。 四、设计依据： （1）批准的设计任务书和附件可行性报告，以及可靠的设计基础资料。 （2）我国现行的有关设计和安装的设计规范和标准 （3）广东轻工职业技术学院食品系下达的毕业设计任务书 五、设计原则： （1）设计工作要围绕现代化建设这个中心，为这个中心服务。首先要有加速社会主义四个现代化早日实现的明确指导思想，做到精心设计，投资省，技术新，质量好，收效快，收回期短，使设计工作符合社会主义经济建设的总原则。 （2）要学会查阅文献，收集设计必要的技术基础资料，要善于从实际出发去分析研究问题，加强技术经济的分析工作。（3）要解放思想，积极采用技术，力求设计上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性，尽可能做到能提高生产率，实现机械化和自动化，同时兼顾社会和环境的效益。 （4）设计必须结合实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性相结合，工厂生产规模、产品品种的确定，要适应国民经济的需求，要考虑资金的来源，建厂的地点、时间、三废综合
谷氨酸的发酵工程
谷氨酸发酵过程控制 【摘要】谷氨酸是构成蛋白质的20种常见α氨基酸之一。作为谷氨酰胺、脯氨酸以及精氨酸的前体。谷氨酸的质量受到发酵的条件、菌种、温度、pH、接种量和种龄等因素的影响。如果控制不好这些因素整个发酵过程发酵液受污染、出现菌体的生长缓慢和代谢产物的积累很少、发酵周期延长甚至所得产品不是最终产品。本文通过综述发酵培养基、培养条件的控制及发酵过程温度、pH、接种量和种龄的控制，以及消泡等多方面因素，来提控制高谷氨酸发酵过程的参数来提高发酵的质量以些方法。 【关键词】谷氨酸、发酵、控制 1.谷氨酸概述 谷氨酸学名：2-氨基-5-羧基戊酸。构成蛋白质的20种常见α氨基酸之一。作为谷氨酰胺、脯氨酸以及精氨酸的前体。L-谷氨酸是蛋白质合成中的编码氨基酸，哺乳动物非必需氨基酸，在体内可以由葡萄糖转变而来。D-谷氨酸参与多种细菌细胞壁和某些细菌杆菌肽的组成。符号：E。 1.1谷氨酸用途 1）下游产品开发 将有一定反应活性的双功能基试剂氯乙醇和L—谷氨酸直接酯化保护羧基，用三光气活化成其相应的N—羧酸酐，可直接得到侧链具有一定反应活性的聚L—氯乙基谷氨酸酯。谷氨酸可生产许多重要下游产品如L—谷氨酸钠、L—苏氨酸、聚谷氨酸等。 2）食品业 谷氨酸是在食品工业中应用较多的氨基酸。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，能显着提高食品的风味和有增香作用。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。 3）日用化妆品等 谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种。如：N—酰基谷氨酸钠系列产品是由谷氨酸缩合而成的性能优良的阴离子表面活性剂，广泛用于化妆品、香皂、牙膏、香波、泡沫浴液、洗洁净等产品中。谷氨酸作为营养药物可用于皮肤和毛发。用于生发剂，能被头皮吸收，预防脱发并使头发新生，对毛乳头、毛母细胞有营养
发酵工艺流程
发酵工艺标准操作流程 (SOP) 一生产前准备 每次生产前按品种配方将所需原料称重准备齐全,并确认生产原料库存量,保证原料库存量足够下次生产所需、 二生产前检查 1检查蒸汽、压缩空气、冷却水进出的管路就是否畅通,所有阀门就是否良好,并关闭所有阀门、 2检查电路、控制柜、开关的状态,确保控制柜运行正常、 3检查空压机油表油表及轴承、三角带、气缸等就是否正常,确保空压机运行正常、 4检查发酵罐搅拌减速机的油量及密封轴降温水就是否正常、 三总过滤器灭菌 当蒸汽总管路上的压力为0、2-0、25MPa时,打开总过滤器进气阀输入蒸汽,同时打开出气阀的跑分阀、排气阀、排污阀,当三个阀均排出蒸汽时,调整进气阀、排污阀,稳定总过滤器压力0、15-0、2MPa,此时打开压力表下跑分,计时灭菌2-2、5小时、灭菌结束后启动空压机,当空气输入管道压力大于总过滤器压力时,关闭蒸汽阀,打开空气阀,将空气出入总过滤器,然后调整进气阀与排污阀,稳定总过滤器压力在0、15-0、2MPa,保持通气在15-20小时,当出气阀跑分与排污阀放出的空气为干燥空气时,完成灭菌、 四分过滤器灭菌 1当蒸汽管路压力为0、2-0、25MPa时,打开蒸汽过滤器的进气阀与排污阀,当蒸汽管路中无蒸汽凝结液后,再将蒸汽输入空气管路,然后打开分过滤器的进气阀、排污阀及出气阀上的跑分,当所有阀门均有蒸汽排出后,调整进气与排污阀,就是压力稳定在0、11-0、15MPa,计时灭菌30-35分钟、灭菌结束后,关闭蒸汽过滤器进出气阀、排污阀,并立即将空气输入预过滤器,使空气通过预过滤器进入到分过滤器,再调整分过滤器排污阀使压力稳定在0、11-0、15MPa,备用、
2m3谷氨酸发酵罐设计
江西科技师范学院 生物工程专业《化工原理课程设计》说明书 题目名称2m3 产谷氨酸发酵罐的设计 专业班级2009 级生物工程（1）班 学号 学生姓名唐盼阙素云周婷 指导教师常军博士 2011 年10 月31 日
目录 一、设计方案的确定1 谷氨酸的生产工艺流程1 生产原料1 发酵菌株1 培养基的制备2 二、发酵罐主体设计计算2 发酵罐主要条件及主要技术指标2 罐体选型、几何尺寸的确定、罐体主要部件尺寸的设计计算3发酵罐的选型3 发酵罐容积的确定 3 发酵罐装液量的确定3 冷却装置的设计3 罐体选料4 罐体壁厚4 封头壁厚计算5 夹套直径5 挡板的设计5 搅拌器的设计5 搅拌器的计算5 搅拌轴功率的计算 6 管道设计8 通风管管径计算8 进出物料管8 冷却水进出口管径 8 管道接口8 仪表接口8 三、其他附件选型9 四、附录及图纸10 附录1计算结果汇总表10 附录2计算结果汇总表10 五、总结11 六、参考文献及资料12
一、设计方案的确定 谷氨酸的生产工艺流程 谷氨酸的生产主要包括以下工作：谷氨酸发酵的原料处理和培养基的配制； 子培养；发酵工艺条件的控制；谷氨酸提取；谷氨酸的精制。 发酵法生产谷氨酸的工艺流程如下： 图1 谷氨酸生产工艺流程图 生产原料 谷氨酸生产时发酵原料的选择原则：首先考虑菌体生长繁殖的营养；考虑到有利于谷氨酸的大量积累；还要考虑原料丰富，价格便宜；发酵周期短，产品易提取等因素。目前谷氨酸生产上多采用尿素为氮源，采用分批流加，以生物素为生长因子。国内大多数厂家用淀粉为发酵原料，主要有玉米、小麦、甘薯、大米等，其中甘薯的淀粉最为常用。少数厂家用糖蜜为发酵原料，主要有甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜。 发酵菌株 现有谷氨酸生产菌分属于棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属。目前工业上应用的谷氨酸产生菌有谷氨酸棒状杆菌、乳糖发酵短杆菌、散枝短杆菌、黄色短杆菌、噬氨短杆菌等。目前国内各味精厂所使用的谷氨酸生产菌主要有（1）纯齿棒状杆菌及其 （2）天津短杆菌T613及其诱变株FM-415、CMTC6282、诱变株B9、B9-17-36、F-263等菌株； S9114等菌株；（3）北京棒杆菌及其诱变株D110等菌株。本实验选择北京棒杆菌。
(完整版)谷氨酸发酵
1）生物素营养缺陷型 ?作用机制:生物素是脂肪酸生物合成最初反应的关键酶乙酰CoA羧化酶的辅酶,参与 了脂肪酸的合成,进而影响脂肪酸的合成.当磷脂合成量少到正常的1/2左右时,细胞变形,Glu向膜外泄漏. ?控制关键:使用该类突变株必须限制发酵培养基中生物素亚适量(5-10 g/L).在发酵 初期(0-8小时),细胞正常生长,当生物素耗尽后,在菌的再次倍增时,开始出现异常形态细胞,即完成了细胞从生长型到积累型转换. 2）油酸营养缺陷型 ?作用机制:油酸营养缺陷型丧失了合成油酸的能力,通过控制油酸使磷脂合成量减少 到正常量的1/2左右. ?控制关键:保证在培养基中油酸亚适量,完成细胞从生长型到生产型的转换. （3）添加表面活性剂 ?添加表面活性剂(如吐温60)或不饱和脂肪酸(C16-18),也能造成细胞渗漏,积累谷氨 酸. ?机理:两者在脂肪酸合成时对生物素有拮抗作用,导致磷脂合成不足,形成不完整的细 胞膜. ?关键:控制好脂肪酸或表面活性剂的时间和浓度,必须在药剂加入后,在这些药剂存在 下进行分裂,形成产酸型细胞. （4）添加青霉素 ?机理:青霉素抑制谷氨酸生产菌细胞壁后期的合成,细胞膜在失去保护,在渗透压的作 用下受损,向外泄露谷氨酸. ?控制关键:一般在进入对数生长期的早期(3-6小时)添加.添加青霉素后倍增的菌体不 能合成完整的细胞壁,完成细胞功能的转换. 谷氨酸发酵强制控制工艺 ?为了稳产,克服培养基原料中某些成分不易控制带来的影响,在谷氨酸发酵时可采取 “强制控制”的方法,如:“高生物素高吐温”或“高生物素高青霉素”的方法. ?控制方法:在发酵培养基中预先配加一定量(过量)的纯生物素,大大地削弱每批原料 中生物素含量变化的影响,高生物素、大接种量能促进菌体迅速增殖.再在菌体倍增的早期加入相对高的吐温或青霉素,形成产酸型细胞.固定其它条件,确保高产稳产。谷氨酸发酵 ? 1.适应期:尿素分解出氨使pH上升.糖不利用.2-4h. 措施:接种量和发酵条件控制使适应期缩短. ? 2.对数生长期:糖耗快,尿素大量分解使pH上升,氨被利用pH又迅速下降.溶氧急剧 下降后维持在一定水平.菌体浓度迅速增大,菌体形态为排列整齐的八字形.不产酸.12h. 措施:及时供给菌体生长必须的氮源及调节pH,在pH7.5-8.0时流加尿素;维持温度30- 32℃ ? 3.菌体生长停止期:谷氨酸合成. 措施:提供必须的氨及pH维持在7.2-7.4.大量通**,控制温度34-37 ℃. ? 4.发酵后期:菌体衰老,糖耗慢,残糖低. 措施:营养物耗尽酸浓度不增加时,及时放罐. 发酵周期一般为30h. 二、谷氨酸发酵的生化过程
谷氨酸发酵生产工艺
目录1.谷氨酸发酵生产工艺简介 1.1工艺流程 1.2工艺参数 1.3工艺要求 2串级控制系统特点与分析 2.1串级系统特点 2.2串级控制结构框图及分析 3控制方案 3.1总体方案 3.2系统放图 3.3待检测点的控制系统流程图 4仪表的选型 4.1热交换器 4.2仪表清单 5控制算法选择 5.1控制规律 5.2调节器正反作用的选择 6总结 7参考文献 附图
串级控制系统-----两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。 例：加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统 1. 基本概念即组成结构
串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。 前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。 整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。 在该反应中，主要控制的指标是釜温。但由于测量元件的测量滞后，以及由于测量套管插入其内，在套管的外表面有反应发生，很容易造成釜温的假象。因此在升温-恒温控制的过程中需要热水和冷水的交换切换，以便使谷氨酸发酵充分反应，提高产品质量。 主、副变量，主、副控制器（调节器），主、副对象，主、副检测变送器，主、副回路。 作用在主、副对象上的干扰分别为一、二次干扰 系统特点及分析 * 改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量。 * 能迅速克服进入副回路的二次扰动。 * 提高了系统的工作频率。 * 对负荷变化的适应性较强 串级控制系统的特点：
50吨L-谷氨酸生产车间设计
目录 年产50吨L-谷氨酸的工艺设计 1文献评述 1.1产品概述 1.1.1名称 学名：L-谷氨酸-水化合物； 商品名：L-谷氨酸。因L-谷氨酸起源于小麦，故俗称麸酸。 英文名：Monosodium L-glutamate 其它名称：L-2-Aminoglutaric acid, H-Glu-OH, L-glutamic acid, L(+)-glutamic acid, H-L-Glu-OH, S-2-Aminopentanedioic acid 1.1.2 产品规格及标准 结构式： 分子式C 6H 14 N 4 O 2 .C 5 H 9 NO 4 分子量321.33 1.1.3理化性质 L-谷氨酸为白色鳞片状晶体。无臭，稍有特殊的滋味和酸味。呈微酸性。微溶于冷水，易溶于热水，几乎不溶于乙醚、丙酮和冷醋酸中，不溶于乙醇和甲醇。247-249℃分解，200℃升华，相对密度1.538（20/4℃），旋光度[α]＋30-＋33°。 1.1.4产品用途 （1）食品业 氨基酸作为人体生长的重要营养物质，不仅具有特殊的生理作用，而且在食品工业中具有独特的功能。 （2）日用化妆品等 谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种，作为营养药物可用于皮肤和毛发。
聚谷氨酸是一种出色的环保塑料，可用于食品包装、一次性餐具及其它工业用途，可在自然界迅速降解，不污染环境。随着科学的进步，研究的深入，谷氨酸新的应用领域将越来越广。 （3）医药行业 谷氨酸还可用于医药，因为谷氨酸是构成蛋白质的氨基酸之一，虽然它不是人体必须的氨基酸，但它可作为碳氮营养与机体代谢，有较高的营养价值。 2、工业生产方法的选择和论证 2.1L-谷氨酸生产方法的选择与确定 2.1.1传统工艺中L-谷氨酸的生产方法有两种：合成法和发酵法。 （1）合成法 丙烯腈与氢和一氧化碳在高温，高压和催化剂的作用下得到β-氰基丙醛（OHCCH2CH2CN），后者与氰化钾和氯化铵进行斯脱拉克（Straker）反应生成氨基腈。将氨基腈用氢氧化钠水解，得谷氨酸二钠，然后用硫酸中和，生成D，L-谷氨酸析出，将D，L-谷氨酸进行光学分离，即可分成L-谷氨酸和D- 谷氨酸，后者经消旋化再返回到中和工序。此法日本曾用之生产L-谷氨酸10年之久，于1973年停用。 （2）发酵法 此法是L-谷氨酸工业生产的主要方法。薯类，玉米，木薯等的淀粉水解糖或糖蜜，借助于微生物类，以铵盐，尿素等提供氮源，于大型发酵罐中，在通气搅拌下进行发酵30-50个小时，保持30-40度。PH值为7-8，发酵完毕。 表1.两种方法的比较 缺点优点 合成法需要高压，有易燃，有毒物质，设 备投资大，年产量小于5000吨L- 谷氨酸时不经济，生产工艺复杂 不用粮食，采用石油废气 发酵法需设置菌种实验室，生产过程需要 严格消毒灭菌原料来源广，设备腐蚀性小，劳动强度小，可自动化，连
味精的生产工艺流程简介教程文件
1味精的生产工艺流程简介 味精的生产一般分为制糖、谷氨酸发酵、中和提取及精制 等4个主要工序。 1．1液化和糖化 因为大米涨价，目前大多数味精厂都使用淀粉作为原材 料。淀粉先要经过液化阶段。然后在与B一淀粉酶作用进入糖 化阶段。首先利用一淀粉酶将淀粉浆液化，降低淀粉粘度并 将其水解成糊精和低聚糖，应为淀粉中蛋白质的含量低于原来 的大米，所以经过液化的混合液可直接加入糖化酶进入糖化阶 段，而不用像以大米为原材料那样液化后需经过板筐压滤机滤 去大量蛋白质沉淀。液化过程中除了加淀粉酶还要加氯化钙， 整个液化时间约30min。一定温度下液化后的糊精及低聚糖在 糖化罐内进一步水解为葡萄糖。淀粉浆液化后，通过冷却器降 温至60℃进入糖化罐，加入糖化酶进行糖化。糖化温度控制在60℃左右，PH值4．5，糖化时间18-32h。糖化结束后，将糖化罐加热至80 85℃，灭酶30min。过滤得葡萄糖液，经过压滤 机后进行油水分离(一冷分离，二冷分离)，再经过滤后连续消 毒后进入发酵罐。 1．2谷氨酸发酵发酵 谷氨酸发酵过程消毒后的谷氨酸培养液在流量监控下进入谷氨酸发酵罐，经过罐内冷却蛇管将温度冷却至32℃，置入 菌种，氯化钾、硫酸锰、消泡剂及维生素等，通入消毒空气，经一
段时间适应后，发酵过程即开始缓慢进行。谷氨酸发酵是一个 复杂的微生物生长过程，谷氨酸菌摄取原料的营养，并通过体 内特定的酶进行复杂的生化反应。培养液中的反应物透过细胞 壁和细胞膜进入细胞体内，将反应物转化为谷氨酸产物。整个 发酵过程一般要经历3个时期，即适应期、对数增长期和衰亡期。每个时期对培养液浓度、温度、PH值及供风量都有不同的 要求。因此，在发酵过程中，必须为菌体的生长代谢提供适宜的生长环境。经过大约34小时的培养，当产酸、残糖、光密度等指标均达到一定要求时即可放罐。 1．3 谷氨酸提取与谷氨酸钠生产工艺 该过程在提取罐中进行。利用氨基酸两性的性质，谷氨酸 的等电点在为pH3．0处，谷氨酸在此酸碱度时溶解度最低，可经长时间的沉淀得到谷氨酸。粗得的官司谷氨酸经过于燥后分 装成袋保存。 1．4谷氨酸钠的精制 谷氨酸钠溶液经过活性碳脱色及离子交换柱除去C a 、 Mg 、F e 离子，即可得到高纯度的谷氨酸钠溶液。将纯净的 谷氨酸钠溶液导入结晶罐，进行减压蒸发，当波美度达到295 时放入晶种，进入育晶阶段，根据结晶罐内溶液的饱和度和结 晶情况实时控制谷氨酸钠溶液输入量及进水量。经过十几小时 的蒸发结晶，当结晶形体达到一定要求、物料积累到80％高度时，将料液放至助晶槽，结晶长成后分离出味精，送去干燥和筛
谷氨酸发酵车间的物料衡算
工艺计算 生产方法：以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发酵，低温浓缩、等电提取。主要技术指标： 淀粉液化工艺参数： 糖化工艺参数：
培养基配方： 灭菌各参数：
一、谷氨酸发酵车间的物料衡算 首先计算生产1000kg 纯度为100%的味精需耗用的原材料以及其他物料量。 （一）、发酵液量 设发酵液初糖和流加高浓糖最终发酵液总糖浓度为180kg/ ，则发酵液量为： )(0.8% 124%99%95%601801000 3 1m V =????= 式中 180——发酵培养基终糖浓度（kg/） 60%——糖酸转化率 95%——谷氨酸转化率 99%——除去倒罐率1%后的发酵成功率 124%——味精对谷氨酸的精制产率 （二）、发酵液配制需水解糖量，以纯糖计算： )(136017011kg V G =?= （三）、二级种液量： ) (4.0%53 12m V V == （四）、二级种子培养液所需水解糖量： )(164022kg V G == 式中 40——二级种液含糖量（kg/） （五）、生产1000kg 味精需水解糖总量： )(137616136021kg G G G =+=+= （六）、耗用淀粉原料量： 理论上，100kg 淀粉转化生成葡萄糖量为111kg ，故耗用淀粉量为： )(6.1572%)111%5.98%80(G kg G =??÷=淀粉 式中 80%—淀粉原料含纯淀粉量 98.5%—淀粉糖化转化率 （七）、液氨耗用量： 二级种液耗液氨量：2.4V 2=0.96（kg ） 发酵培养基耗液氨量：20V 1=160（kg ） 共耗液氨量：160+0.96=161.0（kg ） （八）、磷酸氢二钾耗量：
氨基酸工艺学
1、味精是L-谷氨酸单钠的商品名称，含有一分子的结晶水，其分子式为NaC5H8O4N·H2O 2、国内味精厂所使用的谷氨酸生产菌株主要有北京棒杆菌AS1.299、钝齿杆菌AS1.542 和天津短杆菌T 6-13三类。 3、谷氨酸发酵中，谷氨酸产生菌只有一条生物合成途径中，生成谷氨酸的前体物为α-酮戊二酸。而在赖氨酸发酵中，存在两条不同的生物合成途径，即二氨基庚二酸途径和α-氨基己二酸途径 4、谷氨酸制味精过程中，中和操作时一般应先加谷氨酸后加碱，否则会发生消旋化，生成DL- 谷氨酸钠。 5、在谷氨酸发酵中，溶解氧的大小对发酵过程有明显的影响。若通气不足，会生成乳酸或琥珀 酸，若通气过量，会生成ɑ－酮戊二酸 6、从发酵液中提取赖氨酸，目前一般采用离子交换方法。影响提取得率最大的是菌体和钙离子 7、谷氨酸的晶型分为α-型结晶和β-型结晶两种，等电点提取谷氨酸时，首先必须形成一定数量 的晶核，然后才能进行育晶。谷氨酸起晶有自然起晶和加晶种起晶两种方法。 8在谷氨酸发酵中，生成谷氨酸的主要酶有谷氨酸脱氢酶（GHD）、转氨酶（AT）和谷氨酸合成酶（GS）三种。 9、L–谷氨酸在水溶液中的等电点是3.22，L–赖氨酸的等电点是6.96 10、在谷氨酸发酵过程中，对生物素的要求是亚适量，而在赖氨酸发酵生产中要求生物素过量。 11、游离的赖氨酸具有很强的呈盐性，因此，一般工业制造产品是以赖氨酸盐酸盐形式存在，其化学性质相当稳定。 二、单项选择题（共10小题，每小题2分，共20分） 得分评卷人 1、下列菌株中，_C_属于赖氨酸产生菌。 A．Hu7251 B．FM84-415 C．AS1.563 D．WTH-1 2、下列哪种氨基酸发酵是在供氧不足的条件下产酸最高？（D ） A．精氨酸B．赖氨酸C．苏氨酸D．亮氨酸 3、谷氨酸发酵产酸期的最适温度一般为（C ）。 A．30℃~32℃B．32℃~34℃C．34℃~37℃D．38℃~40℃ 4、在谷氨酸（AS1.299菌）发酵中后期，为有利于促进谷氨酸合成，pH值维持在___C__范围为好。A．pH6.2~6.4 B．pH6.8~7.0 C．pH7.0~7.2 D．pH7.3~7.6
各种氨基酸的生产工艺
各种氨基酸的生产工艺 1、谷氨酸 (1)等电离交工艺方法一一从发酵液中提取谷氨酸，即将谷氨酸发酵液降温并用硫酸调PH值至谷氨酸等电点(pH3.0- 3.2)，温度降到10 以下沉淀，离心分离谷氨酸，再将上清 液用硫酸调pH至1.5上732强酸性阳离子交换树脂，用氨水调上清液pH10进行洗脱，洗 脱下来的高流分再用硫酸调pH1.0返回等电车间加入发酵液进行等电提取，离交车间的上柱后的上清液及洗柱水送去环保车间进行废水处理。 该工艺方法的缺点是：废水量大，治理成本高，酸碱用量大。 ⑵连续等电工艺一一将谷氨酸发酵液适当浓缩后控制40 C左右，连续加入有晶种的等电罐中，同时加入硫酸，控制等电罐中PH值维持在3.2左右，温度40 C进行结晶。 该工艺方法废的优点是：水量相对较少；缺点是：氨酸提取率及产品质量较差。 (3) 发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺——谷氨酸发酵液经灭菌后进入超滤膜进行 超滤，澄清的谷氨酸发酵液在第一调酸罐中被调整pH值为3.20?3.25，然后进入常温的 等电点连续蒸发降温结晶装置进行结晶，分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和母液，将一部分母液进入脱盐装置，脱盐后的谷氨酸母液一部分与超滤后澄清的谷氨酸发酵液合并；另一部分在第二调酸罐中被调整 pH值至4.5?7,蒸发、浓缩、再在第三调酸罐中调pH值至 3.20?3.25后，进入低温的等电点连续蒸发降温结晶装置，使母液中的谷氨酸充分结晶出来，低温的等电点连续蒸发降温结晶装置排出的晶浆被分离、洗涤，得到谷氨酸晶体和二次母液。 (4) 水解等电点法 发酵液-一浓缩(78.9kPa , 0.15MPa 蒸汽)----盐酸水解(130 C, 4h ) 一过滤-- ---滤液脱色-----浓缩-----中和，调pH至3.0-3.2 ( NaOH或发酵液) 一-低温放置， 析晶---- 谷氨酸晶体 此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省 ⑸低温等电点法 发酵液-----边冷却边加硫酸调节PH4.0-4.5----- 加晶种，育晶2h-----边冷却边加硫酸 调至pH3.0-3.2——冷却降温——搅拌16h——4 C 静置4h——离心分离—— --谷氨酸晶体 此工艺的优点：设备简单、废水量减少、生产成本低、酸碱用量省 ⑹直接常温等电点法 发酵液-----加硫酸调节PH4.0-4.5----- 育晶2-4h----- 加硫酸调至pH3.5-3.8------ 育 晶2h------加硫酸调至pH3.0-3.2------ 育晶2h------冷却降温------搅拌16-20h------ 沉淀2-4h ------- 谷氨酸晶体 此工艺的优点：设备简单、操作容易、生产周期短、酸碱用量省。 2、L-亮氨酸 (1) 浓缩段原料：蒸汽将一次母液通入浓缩罐内，通入蒸汽，温度120度，气压-0.09Mpa ，浓缩时间6h，结晶。 终点产物：结晶液(去一次中和段) (2 ) 一次中和段辅料：硫酸，纯水结晶液进入一次中和罐，通入硫酸，纯水，温度80，中和时间4h，过滤
(完整版)味精的生产工艺说明
味精的生产工艺说明 一、味精及其生理作用 1. 味精的种类 按谷氨酸的含量分类：99%、95%、90%、80%四种 按外观形状分类：结晶味精、粉末味精 2.味精的生理作用和安全性 （1）参与人体代谢活动：合成氨基酸 （2）作为能源 （3）解氨毒 味精的毒性试验表明是安全的。 二、味精的生产方法 味精的生产方法：水解法、发酵法、合成法和提取法。 1、水解 原理：蛋白质原料经酸水解生成谷氨酸，利用谷氨酸盐酸盐在盐酸中的溶解度最小的性质，将谷氨酸分离提取出来，再经 中和处理制成味精。 生产上常用的蛋白质原料——面筋、大豆及玉米等。 水解中和，提取 蛋白质原料——谷氨酸————味精 2、发酵法 原理： 淀粉质原料水解生成葡萄糖，或直接以糖蜜或醋酸为 原料，利用谷氨酸生产菌生物合成谷氨酸，然后中和、提取 制得味精。 淀粉质原料—→糖液—→谷氨酸发酵—→中和—→味精
3、合成法 原理：石油裂解气丙烯氧化氨化生成丙烯腈，通过羰化、 氰氨化、水解等反应生成消旋谷氨酸，再经分割制成L-谷氨酸， 然后制成味精。 丙烯→氧化、氨化→丙烯睛→谷氨酸→味精 4、提取法 原理：以废糖蜜为原料，先将废糖蜜中的蔗糖回收，再将废液用碱法水解浓缩，提取谷氨酸，然后制得味精。 水解、浓缩中和，提取 废糖蜜————→谷氨酸————→味精 二、味精的生产工艺图 三、原料来源
谷氨酸发酵以糖蜜和淀粉为主要原料。 糖蜜：是制糖工厂的副产物，分为甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜两大类。 淀粉：来自薯类、玉米、小麦、大米等 1、淀粉的预处理 （1）淀粉的水解 原料→粉碎→加水→液化→糖化→淀粉水解糖 （2）淀粉的液化 在 -淀粉酶的作用将淀粉水解生成糊精和低聚糖。 （3）淀粉的糖化 在糖化酶（如曲霉菌糖化剂）的作用下将糊精和低聚糖水解成葡萄糖。 喷射液化器出口温度控制在100-105℃，层流罐温度维持在95-100 ℃，液化时间约1h,然后进行高温灭酶。淀粉浆液化后，通过冷却器降温至60 ℃进入糖化罐，加入糖化酶进行糖化。糖化温度控制在60 ℃左右，pH值4.0-4.4，糖化时间48h.糖化结束后，将糖化罐加热至80-85 ℃，灭酶30min.过滤得葡萄糖液。
谷氨酸生产工艺计算
工艺计算 第一节：物料平衡计算 凡引入某一系统或设备的物料重量Gm ,必需等于用于转化形成产物所消耗的物量Gp 和物料损失之和Gt Gm=Gp+Gt 一、物料衡算目的： （1）确定生产设备的容量、个数和主要设备尺寸； （2）工艺流程草图设计 （3）水、蒸汽、热量、冷量衡算； （4）控制生产水平。 二、方法 1．给出物料衡算流程示意图 2．选定计算基准 a.按每批投料量进行计算； b.按每吨产品消耗的原料量计算； c.按时间计算。 3．确定工艺指标及消耗定额以及相关的基础数据； 4．列出各工艺阶段的物料衡算表并绘出物料流程图。 三、实例（以年产商品味精10000t为实例） (一)、生产规模及产品规格 （1）99%规格的味精占80%，即8000t/a; （2）80%的味精占20%，即2000t/a； 折算为100%味精为： 8000×99%+2000×80%=9520（t/a） (二)、生产工作制度 全年生产日320天；2~3班作业，连续生产。 （三）、主要工艺技术参数 原料及动力单耗表
生产过程的总物料衡算 (一)生产能力 以年产商品MSG1000t 为实例。折算为100%MSG9520t/a。 日产商品MSG：1000/320=31.25(t/d)（其中99%的MSG25t，80%的MSG62.t） 日产100%MSG：9520/320=29.75（t/d） （二）总物料衡算（以淀粉质原料为例） （1）1000kg纯淀粉理论上产100%MSG量： 1000×1.11×81.7%×1.272=1153.5（kg） （2）1000kg纯淀粉实际产100%MSG： 1000×1.11×98%×50%×86%×92%×1.272=547.4（kg） （3）1000kg工业淀粉（含量86%的玉米淀粉）产100%MSG量： 547.4×86%=470.8（kg） （4）淀粉单耗 ①1t 100%MSG消耗纯淀粉量：1000/547.4=1.827(t) ②1t 100%MSG实际消耗工业淀粉量：1000/470.8=2.124(t) ③1t 100%MSG理论上消耗纯淀粉量：1000/1153.5=0.8669（t） ④1t 100%MSG理论上消耗工业淀粉量：0.8669/86%=1.008（t） （5）总收率：可以按以下两种方法计算。 ①实际产量（kg）/理论产量×100%=547.4/1153.5×100%=47.45% ②（98%×50%×86%×92%）/81.7%×100%=47.45% （6）淀粉利用率： 1.008/ 2.124×100%=47.45% （7）生产过程总损失：100%－47.45%=52.55% 物料在生产过程中损失的原因： ①糖转化率稍低。 ②发酵过程中部分糖消耗于长菌体以及呼吸代；残糖高；灭菌损失；产生其他产物。 ③提取收率低，母液中Glu含量高。 ④精制加工过程损耗及产生焦谷氨酸纳等。 （8）原料以及中间品的计算 ①淀粉用量：29.75 ×2.124=63.19（t/d） ②糖化液量：纯糖63.19×86%×1.11×98%=59.15（t/d）
谷氨酸发酵
第一章文献综述 1.1谷氨酸简介 谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占有重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。目前，我国许多工厂采用多种方法来提高谷氨酸产率，如选育高产菌种、改进发酵工艺、搞好发酵控制、引进微机控制、增加控制参数等。这些方法对于提高谷氨酸产率非常有效。 谷氨酸是生产味精的主要原料，随着发酵法生产谷氨酸技术的发展，我国味精生产始于1923年，至今已有80多年历史，随着科学技术的不断进步，味精生产技术也在不断变革，由创建之初的以面筋、豆粕为原料水解法生产工艺，改变为现在以淀粉为原料发酵法生产工艺，发酵法生产工艺从1964年在上海味精厂首次投入生产以来，发酵法生产谷氨酸的生产技术进步较大，尤其是近几年随着菌种的突破以及新技术，新设备的应用进展更快，进入九十年代，尤其九五年后，技术进步较快，目前行业最好水平时（仅少数厂家）制糖收率99%以上，发酵产酸11-12%，转化率59-62%，提取收率96-98%精制收率96%，与80年代比较全行业平均制糖收率提高了10%，发酵产酸率提高了117%，转化率提高了43%，提取收率提高了20%，精制收率提高了8.8%，综合技术指标淀粉消耗下降了166%
1.2谷氨酸的生产工艺流程 1.2.1液化和糖化 因为大米涨价, 目前大多数味精厂都使用淀粉作为原材料。淀粉先要经过液化阶段。然后再与β- 淀粉酶作用进入糖化阶段。首先利用α- 淀粉酶将淀粉浆液化, 降低淀粉粘度并将其水解成糊精和低聚糖, 应为淀粉中蛋白质的含量低于原来的大米, 所以经过液化的混合液可直接加入糖化酶进入糖化阶段, 而不用像以大米为原材料那样液化后需经过板筐压滤机滤去大量蛋白质沉淀。液化过程中除了加淀粉酶还要加氯化钙，整个液化时间约30min。一定温度下液化后的糊精及低聚糖在糖化罐内进一步水解为葡萄糖。淀粉浆液化后, 通过冷却器降温至60℃进入糖化罐, 加入糖化酶进行糖化。糖化温度控制在60℃左右, pH 值4.5, 糖化时间18～32h。糖化结束后, 将糖化罐加热至80～85℃, 灭酶30min。过滤得葡萄糖液, 经过压滤机后进行油水分离( 一冷分离, 二冷分离) , 再经过滤后连续消毒后进入发酵罐。 1.2.2谷氨酸发酵
谷氨酸发酵
谷氨酸发酵 目前工业上应用的谷氨酸产生菌有谷氨酸棒状杆菌、乳糖发酵短杆菌、散枝短杆菌、黄色短杆菌、噬氨短杆菌等。我国常用的菌种有北京棒状杆菌、纯齿棒状杆菌等。 谷氨酸除用于制造味精外，还可以用来治疗神经衰弱以及配制营养注射液等。我国的谷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。 一、菌种的选育 主要通过基因突变、基因工程、细胞工程得到优良的菌种。 可以从自然界中先分离出相应的菌种，再用物理或化学的方法使菌种产生突变，从突变个体中筛选出符合生产要求的优良菌种。 在谷氨酸发酵中，如果能够改变细胞膜的通透性，使谷氨酸不断地排到细胞外面，就会大量生成谷氨酸。研究表明，影响细胞膜通透性的主要因素是细胞膜中的磷脂含量。因此，对谷氨酸产生菌的选育，往往从控制磷脂的合成或使细胞膜受损伤入手，以提高细胞膜对谷氨酸的通透性，如生物素缺陷型菌种的选育。 1.谷氨酸生产菌的生化特征 1. α-酮戊二酸氧化能力微弱: α-酮戊二酸脱氢酶丧失或活性低. 2. 谷氨酸脱氢酶活性强. 3. 还原性辅酶Ⅱ(NADPH+H+)进入呼吸链能力缺陷或微弱. 4. 异柠檬酸裂解酶活力微弱. 5. 不利用谷氨酸. 6. 耐高糖耐高谷氨酸 . 7. CO2固定能力强. 8 .解除谷氨酸反馈抑制. 9. 具有向胞外分泌谷氨酸的能力. 2.谷氨酸产生菌 棒杆菌属：北京棒杆菌 钝齿棒杆菌 谷氨酸棒杆菌 短杆菌属：黄色短杆菌 产氨短杆菌 小杆菌属：嗜氨小杆菌 节杆菌属：球形节杆菌 3.共同点： 1. α-酮戊二酸氧化能力微弱: α-酮戊二酸脱氢酶丧失或活性低. 2. 谷氨酸脱氢酶活性强. 3. 还原性辅酶Ⅱ(NADPH+H+)进入呼吸链能力缺陷或微弱. 4. 异柠檬酸裂解酶活力微弱. 5. 不利用谷氨酸.
谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的调节控制
谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的调节控制 1 菌种的选育 目前工业上应用的谷氨酸产生菌有谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌、噬氨短杆菌等。我国常用的菌种有北京棒状杆菌、纯齿棒状杆菌等。在谷氨酸发酵中，如果能够改变细胞膜的通透性，使谷氨酸不断地排到细胞外面，就会大量生成谷氨酸。研究表明，影响细胞膜通透性的主要因素是细胞膜中的磷脂含量。因此，对谷氨酸产生菌的选育，往往从控制磷脂的合成或使细胞膜受损伤入手，以提高细胞膜对谷氨酸的通透性，如生物素缺陷型菌种的选育。 发酵中原料要消耗在如下三个方面:第一、供菌体增殖，生成足够量的菌体，使其干重占到发酵液的1.0%1.5%，这是产酸前提与基础。第二、生成谷氨酸。第三、由于菌体代谢多支路及发酵条件控制不当而产生的一些其他副产物如乳酸、酮酸、其他氨基酸等等及一些原料被分解而随空气逸出。【1】 2 糖液质量是发酵的基础 糖液质量是发酵成功的基础" 这是氨基酸发酵业界同仁的共识。氨基酸发酵所需的糖液不同 于麦芽糖、结晶糖。有它自身特点，其糖液DX、DE、透光率高而且经糖谱分析，糖（及以上的)值要低，防止发生复合反应。为达到上述要求，作出符合发酵所需要的优质糖液，可按以下条件实施生产调控： 2.1一次喷射双酶法% 2.2选用高效优质酶和喷射器-水热器); 2.3 液化:调浆ph5.8～6.0 液化维持温度100～95％;液化维持时间100～120min 2.4糖化:ph4.1～4.3 糖化温度60% 糖化时间32～36h 2.5过滤:高液位压差法 3 接种量和种子培养扩大级数 为提高发酵罐中菌的增殖速度，菌体数尽快达到高峰，使产物的合成时间提前，力争采用较大种量。
味精的工艺流程
味精的生产 一、味精及其生理作用 1. 味精的种类 按谷氨酸的含量分类：99%、95%、90%、80%四种 按外观形状分类：结晶味精、粉末味精 2.味精的生理作用和安全性 （1）参与人体代谢活动：合成氨基酸 （2）作为能源 （3）解氨毒 味精的毒性试验表明是安全的。 二、味精的生产方法 味精的生产方法：水解法、发酵法、合成法和提取法。 1、水解 原理：蛋白质原料经酸水解生成谷氨酸，利用谷氨酸盐酸盐在盐酸中的溶解度最小的性质，将谷氨酸分离提取出来，再经 中和处理制成味精。 生产上常用的蛋白质原料——面筋、大豆及玉米等。 水解中和，提取 蛋白质原料——谷氨酸————味精 2、发酵法 原理： 淀粉质原料水解生成葡萄糖，或直接以糖蜜或醋酸为 原料，利用谷氨酸生产菌生物合成谷氨酸，然后中和、提取 制得味精。 淀粉质原料—→糖液—→谷氨酸发酵—→中和—→味精 3、合成法 原理：石油裂解气丙烯氧化氨化生成丙烯腈，通过羰化、 氰氨化、水解等反应生成消旋谷氨酸，再经分割制成L-谷氨酸， 然后制成味精。 丙烯→氧化、氨化→丙烯睛→谷氨酸→味精 4、提取法 原理：以废糖蜜为原料，先将废糖蜜中的蔗糖回收，再将废液用碱法水解浓缩，提取谷氨酸，然后制得味精。 水解、浓缩中和，提取 废糖蜜————→谷氨酸————→味精
二、味精的生产工艺图 三、原料来源 谷氨酸发酵以糖蜜和淀粉为主要原料。 糖蜜：是制糖工厂的副产物，分为甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜两大类。 淀粉：来自薯类、玉米、小麦、大米等 1、淀粉的预处理 （1）淀粉的水解 原料→粉碎→加水→液化→糖化→淀粉水解糖
（2）淀粉的液化 在 -淀粉酶的作用将淀粉水解生成糊精和低聚糖。 （3）淀粉的糖化 在糖化酶（如曲霉菌糖化剂）的作用下将糊精和低聚糖水解成葡萄糖。 喷射液化器出口温度控制在100-105℃，层流罐温度维持在95-100 ℃，液化时间约1h,然后进行高温灭酶。淀粉浆液化后，通过冷却器降温至60 ℃进入糖化罐，加入糖化酶进行糖化。糖化温度控制在60 ℃左右，pH值4.0-4.4，糖化时间48h.糖化结束后，将糖化罐加热至80-85 ℃，灭酶30min.过滤得葡萄糖液。 喷射液化器层流罐 糖化罐 四、谷氨酸菌种的培养 1、谷氨酸发酵菌的特征和分类 谷氨酸发酵菌分属于棒杆菌属、短杆菌属、小节菌属和节杆菌属中的细菌。 ⑴棒杆菌属 细胞为直或微弯的杆菌，常呈一端膨大的棒状，不运动，革兰氏染色阳性。例如，AS.1.299，AS.1.542等。
谷氨酸发酵工艺流程
目录 一、谷氨酸简介 (2) 二、谷氨酸发酵的工艺流程 (2) 2.1谷氨酸生产菌种 (3) 2.2生产原料 (3) 2.3培养基制备 (3) 2.3.1碳源 (3) 2.3.2氮源 (3) 2.3.3生物素 (4) 2.4种子扩大培养 (4) 2.5谷氨酸发酵 (4) 三、谷氨酸发酵的工艺控制 (4) 3.1环境控制 (4) 3.1.1pH (4) 3.1.2温度 (4) 3.1.3通风量 (5) 3.1.4泡沫 (5) 3.1.5无菌 (5) 3.2.细胞膜渗透性控制 (5) 四、小结 (5) 五、参考文献 (6)
谷氨酸发酵工艺 山东农业大学生命科学学院08级生物工程2班邢若枫 摘要：众所周知，日常所用调味料味精就是L一谷氨酸单钠盐(monosodiuo gluamate，MsG)。自1909年日本发明并工业化生产味情以来，几经变迁，已发展成为以谷氨酸发酵为主体的世界性氨基酸发酵工业。1956年从日本开始，以后先后由面二筋豆粕和废糖蜜浓缩物水解的方向，转向以糖质为原料的细菌发酵法。生产味精谷氨酸之类氨基酸的发酵，区别于传统的酿酒和抗菌素发游，是一种改变微生物代谢的代谢控制发酵。本文则就谷氨酸发酵生产过程、谷氨酸发酵机制和研究动向等方面，说明谷氨酸发酵的发展。[1] 关键词：谷氨酸；发酵；工艺；研究；发展 一、谷氨酸简介 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。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。分子式C5H9NO4、分子量147.13076。 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。谷氨酸可生产许多重要下游产品如L—谷氨酸钠、L—苏氨酸、聚谷氨酸等。氨基酸作为人体生长的重要营养物质，不仅具有特殊的生理作用，而且在食品工业中具有独特的功能。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。谷氨酸为世界上氨基酸产量最大的品种，作为营养药物可用于皮肤和毛发。用于生发剂，能被头皮吸收，预防脱发并使头发新生，对毛乳头、毛母细胞有营养功能，并能扩张血管，增强血液循环，有生发防脱发功效。用于皮肤，对治疗皱纹有疗效。脑组织只能氧化谷氨酸，而不能氧化其它氨基酸，故谷酰胺可作为脑组织的能量物质，改进维持大脑机能。谷氨酸作为神经中枢及大脑皮质的补剂，对于治疗脑震荡或神经损伤、癫痫以及对弱智儿童均有一定疗效。在工业上，聚谷氨酸可降解塑料，是环境友好材料。[2] 谷氨酸发酵是典型的代谢控制发酵。谷氨酸的大量积累不是由于生物合成途径的特异，而是菌体代谢调节控制和细胞膜通透性的特异调节以及发酵条件的适合。 谷氨酸产生菌主要是棒状类细菌，这类细菌中含质粒较少，而且大多数是隐蔽性质粒，难以直接作为克隆载体，而且此类菌的遗传背景、质粒稳定尚不清楚，在此类细菌这种构建合适的载体困难较多。需要对它们进行改建将棒状类细菌质粒与已知的质粒进行重组，构建成杂合质粒。受体菌选用短杆菌属和棒杆菌属的野生菌或变异株，特别是选用谷氨酸缺陷型变异株为受体，便于从转化后的杂交克隆中筛选产谷氨酸的个体，用谷氨酸产量高的野生菌或变异菌作为受体效果更好。供体菌株选择短杆菌及棒杆菌属的野生菌或变异株，只要具有产谷氨酸能力都可选用,但选择谷氨酸产量高的菌株作为供体效果最好。这样就可以较容易地在棒状类细菌中开展各项分子生物学研究。有了合适的载体及其转化系统后，就可通过DNA 体外重组技术进行谷氨酸产生菌的改造。这对以后谷氨酸发酵的低成本、大规模、高质量有较大的发展空间。[3] 二、谷氨酸发酵的工艺流程 菌种的选育，培养基配制，斜面培养，一级种子培养，二级种子培养，发酵（发酵过程参数控制通风量、pH、温度、泡沫），发酵液。（流程见图表1）