萄糖为主要原料，在生物素、无机盐、生长因子等存在下进行生物合成的。谷氨酸的生物合成
途径包括：酵解途径（

EMP）、磷酸乙糖途径（HMP）、三羧酸循环（TCA）、乙醛酸循环、

伍德

-沃克曼反应（CO2 的固定化反应），即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

[8]

。

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。在生产过程中，溶解氧(百风量）

的控制通过空气分配器的小孔将空气打人发酵罐底部，鼓泡而上，再经过充分的搅拌，对
O 向液相扩散起到重要的作用。因此，生物供氧不能简单停留在按发酵阶段调整通风量的设
定值上，可以采用溶解氧在线分析器、排气

CO：和 O 浓度分析器组成了多变量的先进控制

系统，计算机根据发酵液中实际氧含量及菌体生长代谢情况调节通风量控制系统的设定值
和搅拌电机转速，对改善溶解氧的浓度起到了良好的作用。

pH 值控制的控制采用了具有多

种约束的非线性

PID 控制方法，以获得优良的控制效果。温度控制根据发酵进行的时间和

工艺要求设计一个最优发酵温度设定函数。然后通过计算机根据此函数自动控制温度变化。
罐压控制通常控制在

0.05～0.1 M Pa，以防止外界的不洁空气进入造成染菌，罐压过高将

增大阻力与能耗。罐压可以采用单回路

PID 控制。此外，自动补料及消沫控制程序通过监测

过程糖液浓度降低计算初适时补糖的时机。通常采用在一定的时间内，将一定量的糖液均匀
流加到罐内的批量控制方法

[9]

。消沫可以采用带缓冲区的位式控制。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。

 

在此之前必须进行菌种及无菌空气的处理

 ：众所周知，在生物化工中菌种的优良直接

影响到发酵产物的质量和产量。厂家有专门的菌种培养和保藏设备，在微生物学上利用自然
选育来防止菌种退化。在生产之前，技术人员经过挑选将发酵菌种从保藏菌种中取出，经过
摇瓶培养后投人种子罐进行扩大生产，最后在将菌种加入到发酵罐发酵。空气纯化罐利用多
层填充料对罐内填充，去除空气中存在的各种微生物，包括细菌和噬菌体。空气纯化罐也是
发酵前过程中的一个重要环节，谷氨酸菌的生长必须在有氧的环境下进行，根据不同的生
长时期改变通风量，其中在对数增长期，由于菌体生存于发酵液中，发酵液中的溶解氧
(D0 值)对菌体极为重要。如果纯化罐失效，而使进入发酵罐的空气中存在杂菌及有害噬菌
体，这样会导致发酵过程被污染，从而影响发酵过程。所以做好纯化罐的定期检修工作是非
常重要的。此两个工序前者因工作强度小而不需要机器自动化的介入，而后者因设备简单也
不需要自动化。两者的共同点都是要防止微生物污染

[10]

。

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。提取过程要最大限度的获得发酵液中的谷氨酸，按照等电点分离的原理，
可设计温度程序设定控制及

pH 程序设定控制。在等电点中和控制过程中，pH 控制精度要

求较高、难度较大，这是由于中和过程开始时系统具有较大的灵敏度，使得初始加酸量难以
控制适当，

pH 值极易出现超调，进而引起中和初期 pH 值的大幅度波动。而在中和后期，

随着

pH 值的降低，系统反应灵敏度减弱，若控制器仍按原来的规律和强度调节，达到中

和终点的时间就会延长，因此，有必要引入控制器参数的自调整或非线性控制策略。在中和
过程中，温度和

pH 值必须同时按设定的参考轨迹同步变化，对温度和 pH 的变化速率也有

严格的要求，

pH 与温度两个控制回路之间具有一定相关性。在二次中和过程中，要将 pH

值从

3．2 调整到 5．6，随着中和点的接近，系统静态放大系数逐渐增大，导致系统稳定

性下降

[11]

。

因此，二次中和过程与等电点中和具有相反的控制特性，这一工序必须设计两套

不同的中和控制系统，以保证生产的需要。