盛、数量足够的种子。这种种子接入发酵罐后，将使发酵生产周期缩短，设备利用率提高。种子液质量的优劣对发酵生产起着关键性的作用。 菌种的扩大培养是发酵生产的第一道工序，该工序又称之为种子制备。种子制备不仅要使菌体数量增加，更重要的是经过种子制备培养出具有高质量的生产种子供发酵生产使用。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。
影响种子质量的因素：1、原材料质量 生产过程中经常出现种子质量不稳定的现象，其主要原因是原材料质量波动。如： 四环素、土霉素生产中，配制产孢斜面培养基用的麸皮，因小麦产地、品种、加工方法及用量的不同对孢子质量均有一定影响。制备霉菌用的大米，其产地、颗粒大小、均匀程度不同，孢子质量也不同。蛋白胨加工原料不同（如鱼胨或骨胨）对孢子影响也不同。水质的硬度、污染程度对生产均有影响原材料质量的波动，起主要作用的是其中的无机离子含量不同。
2、培养条件1）温度温度对多数品种斜面孢子质量有显著影响。 如：土霉素生产种子，在高于37℃培养时，孢子接入发酵罐后表现出糖代谢变慢，氨基氮回升提前，菌丝过早自溶，效价降低等2）湿度制备斜面孢子培养基的湿度对孢子的数量和质量有较大影响。3）通气量4）斜面冷藏时间。
1.7谷氨酸的发酵
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3
50m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。
在发酵过程中，氧、温度、pH和磷酸盐等的调节和控制如下：①氧。谷氨酸产生菌是好氧菌，通风和搅拌不仅会影响菌种对氮源和碳源的利用率，而且会影响发酵周期和谷氨酸的合成量。尤其是在发酵后期，加大通气量有利于谷氨酸的合成。②温度。菌种生长的最适温度为30～32 ℃。当菌体生长到稳定期，适当提高温度有利于产酸，因此，在发酵后期，可将温度提高到34～37 ℃。③pH。谷氨酸产生菌发酵的最适pH在7.0～8.0。但在发酵过程中，随着营养物质的利用，代谢产物的积累，培养液的pH会不断变化。如随着氮源的利用，放出氨，pH会上升；当糖被利用生成有机酸时，pH会下降。④磷酸盐。它是谷氨酸发酵过程中必需的，但浓度不能过高，否则会转向缬氨酸发酵。发酵结束后，常用离子交换树脂法等进行提取。
发酵方法：发酵方法有间歇发酵和连续发酵。在本次设计中发酵设备为间歇操作，灭菌设备为连续操作。
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1.8 谷氨酸的提取
发酵法生产谷氨酸的谷氨酸提取工艺是一种在发酵法生产谷氨酸过程中的谷氨酸提取工艺，提取工艺具体如下：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。
谷氨酸的提取的方法有，等电点法、离子交换法、金属盐法、离子交换膜电渗析法，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［1］ 。
1.9 谷氨酸制取味精
谷氨酸通过浓缩的发酵液，谷氨酸晶体杂质高，为减轻后步工序负荷，必须进一步提纯，根据工业结晶理论，结晶是提纯物料最有效的方法，可采取两种方法，一种方法是α－型晶（粗谷氨酸），经溶解重新结晶或β－型晶，因晶格的不同，除去晶体中的杂质和色素，达到提纯的目的。另一种方法是α－型晶，表面适度溶解后再重新结晶（仍然为α－型晶形），除去表面吸附的杂质。前者夫酸纯度高，后者夫酸纯度低，但具有一定的成本优势。
味精是L-谷氨酸一钠，带有一个分子的结晶水。从发酵液中提取得到的谷氨酸仅仅是味精生产中的半成品。谷氨酸盐与适量的碱进行中和反应，生成谷氨酸一钠，其溶液经过脱色，除铁，除去部分杂质，最后通过减压浓缩，结晶及分离，得到较纯的谷氨酸一钠的晶体，不仅酸味消失，而且有很强的鲜味。
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[4]。
谷氨酸发酵采用淀粉原料，双酶法糖化，中糖发酵，一次等电点提取工艺。
第二章 物料衡算及热量衡算
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其工艺流程示意图如图所示。
灭 无 水 预 维 冷 菌 菌 过 压 空 连滤热 消持却解 培 空 除 缩 气 器 塔 罐 器 机 菌 糖 养 气
基 尿素（或液氨） 灭菌 成 母液 分等 发 熟 电离酵点 发 机 罐 灭菌 罐 消泡剂 酵 谷氨酸
液
图2 谷氨酸发酵工艺流程示意图
2.1 味精工厂发酵车间的物料衡算
2.1.1 工艺技术指标及基础数据
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（1）查《发酵工厂工艺设计概论》P326表3 味精行业国家企业标准 ，选用主要指标如表1
指标名称 生产规模 生产方法 年生产天数 产品日产量 产品质量 倒灌率 发酵周期 发酵初糖 淀粉糖转化率 糖酸转化率 麸酸谷氨酸含量 谷氨酸提取率 味精对谷氨酸产率
d/a t/a 纯度% % h Kg/m3 % % % % %
表1 味精发酵工艺技术指标
单位 t/a
指标数 8000（味精）
中糖发酵，一次等电点提取
320 25
99
1.0 48 150 95 48 90 80 112
（2）主要原材料质量指标 淀粉原料的淀粉含量为80%，含水14%。
（3）二级种子培养基（g/L） 水解糖25，糖蜜20，尿素3.5，磷酸氢二钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆5~10，泡敌0.6，硫酸镁0.002，硫酸亚铁0.002。
（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，磷酸氢二钠0.2，硫酸亚铁0.002，硫酸锰0.002，尿素（总尿）40，泡敌0.6，植物油1.0。
（5）接种量为2% 。
2.1.2 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V1
V1?1000??150?48%?80%?99%?112%??15.66m3??
式中 150——发酵培养基初糖浓度（kg/m3） 48%——糖酸转化率 80%——谷氨酸提取率
99%——除去倒灌率1%后的发酵成功率 112%——味精对谷氨酸的精制产率 （2）发酵液配制需水解糖量G1
以纯糖算，
G1?V1?150?2349(kg)
（3）二级种液量 V2
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V2?2%V1?0.313m3
（4）二级种子培养液所需水解糖量 G2
??G2?25V2?7.83m3
式中 25——二级种液含糖量（kg/m3） （5）生产1000kg味精需水解糖总量G为：
??G?G1?G2?2356.8?kg?
（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：
G淀粉?2356.8??80%?95%?111%??2793.7?kg?式中 80%——淀粉原料含纯淀粉量
95%——淀粉糖转化率 （7）尿素耗用量
二级种液耗尿素量为V3
V3?3.5V2?1.1?kg?
发酵培养基耗尿素为V4
V4?40V1?626.4?kg?
故共耗尿素量为627.5kg （8）甘蔗糖蜜耗用量
二级种液耗用糖蜜量V5
V5?20V2?6.26?kg?
发酵培养基耗糖蜜量V6
V6?4V1?62.64?kg?
合计耗糖蜜69.9kg （9）氯化钾耗量GKCl
GKCl?0.8V112.53?kg?
（10）磷酸氢二钠（Na2HPO4·7H2O）耗量G3
G3?0.2V1?3.13?kg?
（11）硫酸镁（MgSO4·7H2O）用量G4
G4?0.6?V1?V2??9.58?kg?
（12）消泡剂（泡敌）耗用量G5
G5?0.6V1?9.4?kg?
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