味精的生產(chǎn)一、 味精及其生理作用 1. 味精的種類 按谷氨酸的含量分類： 99%、95%、90%、80%四種按外觀形狀分類：結(jié)晶味精、粉末味精 2.味精的生理作用和安全性 （1）參與人體代謝活動：合成氨基酸 （2）作為能源 （3）解氨毒 味精的毒性試驗表明是安全的。二、味精的生產(chǎn)方法 味精的生產(chǎn)方法：水解法、發(fā)酵法、合成法和提取法。1、水解原理：蛋白質(zhì)原料經(jīng)酸水解生成谷氨酸，利用谷氨酸鹽酸鹽在鹽酸中的溶解度最小的性質(zhì)，將谷氨酸分離提取出來，再經(jīng)中和處理制成味精。生產(chǎn)上常用的蛋白質(zhì)原料面筋、大豆及玉米等。水解 中和，提取蛋白質(zhì)原料 谷氨酸 味精2、發(fā)酵法 原理： 淀粉質(zhì)原料水解生成葡萄糖，或直接以糖蜜或醋酸為原料，利用谷氨酸生產(chǎn)菌生物合成谷氨酸，然后中和、提取制得味精。 淀粉質(zhì)原料糖液谷氨酸發(fā)酵中和 味精3、合成法 原理：石油裂解氣丙烯氧化氨化生成丙烯腈，通過羰化、氰氨化、水解等反應生成消旋谷氨酸，再經(jīng)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：以廢糖蜜為原料，先將廢糖蜜中的蔗糖回收，再將廢液用堿法水解濃縮，提取谷氨酸，然后制得味精。 水解、濃縮 中和，提取 廢糖蜜 谷氨酸 味精二、 味精的生產(chǎn)工藝圖三、 原料來源谷氨酸發(fā)酵以糖蜜和淀粉為主要原料。糖蜜：是制糖工廠的副產(chǎn)物，分為甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜兩大類。淀粉：來自薯類、玉米、小麥、大米等1、 淀粉的預處理（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a-淀粉酶的作用將淀粉水解生成糊精和低聚糖。（3）淀粉的糖化在糖化酶（如曲霉菌糖化劑）的作用下將糊精和低聚糖水解成葡萄糖。噴射液化器出口溫度控制在100-105，層流罐溫度維持在95-100 ，液化時間約1h,然后進行高溫滅酶。淀粉漿液化后，通過冷卻器降溫至60 進入糖化罐，加入糖化酶進行糖化。糖化溫度控制在60 左右，pH值4.0-4.4，糖化時間48h.糖化結(jié)束后，將糖化罐加熱至80-85 ，滅酶30min.過濾得葡萄糖液。噴射液化器 層流罐糖化罐四、谷氨酸菌種的培養(yǎng) 1、谷氨酸發(fā)酵菌的特征和分類 谷氨酸發(fā)酵菌分屬于棒桿菌屬、短桿菌屬、小節(jié)菌屬和節(jié)桿菌屬中的細菌。 棒桿菌屬 細胞為直或微彎的桿菌，常呈一端膨大的棒狀，不運動，革蘭氏染色陽性。例如，AS.1.299，AS.1.542等。 短桿菌屬 細胞為短的不分支的直桿菌，大多數(shù)不運動，革蘭氏染色陽性。 小節(jié)菌屬 為桿狀菌，形狀和排列都和棒桿菌相似，有時呈球桿菌狀。 節(jié)桿菌屬 主要特點是在培養(yǎng)過程中出現(xiàn)細胞形態(tài)由球菌變桿菌，由桿菌變球菌。一般不運動。我國谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中使用的菌株主要有北京棒桿菌AS.1.299鈍齒棒桿菌AS.1.542、HU7251、672等。2、谷氨酸菌種的擴大培養(yǎng) 普遍采用二級種子培養(yǎng)流程:即保藏菌種斜面種子搖瓶種子培養(yǎng)種子罐發(fā)酵罐(1)、菌種的擴大培養(yǎng)斜面菌種培養(yǎng)：32培養(yǎng)培養(yǎng)基成分 AS.1.299 AS1.542 HU7251或B9 672蛋白胨（%） 1 1 1 1牛肉膏（%） 1 0.5 1 1 氯化鈉（%） 0.5 0.5 0.5 0.5 葡萄糖（%） 0.1 0.1 瓊脂（%） 2 2 2.7 2pH 7.07.2 7.0 7.07.2 7.0(a)、一級種子的培養(yǎng) 將培養(yǎng)好的培養(yǎng)基分裝于1000ml三角瓶中，每瓶裝200250ml液體培養(yǎng)基，瓶口用6層紗布加一層絨布包扎，在0.1MPa的蒸汽壓下滅菌30min。每只斜面菌種接種3只一級種子三角瓶。接種后，32振蕩培養(yǎng)12h。培養(yǎng)好的一級種子放在4冰箱備用。(b)、二級種子的培養(yǎng) 通常使用種子罐培養(yǎng)，種子罐的大小是根據(jù)發(fā)酵罐的容積配套確定的。二級種子的數(shù)量是發(fā)酵培養(yǎng)液體積的1%。二級種子的培養(yǎng)溫度為32，時間為710h(2)、種子的質(zhì)量要求(a)、鏡檢菌體健壯，排列整齊，大小均勻，呈單個或八字形排列。革蘭氏染色陽性。(b)、要求二級種子活力旺盛，對數(shù)期種子的呼吸強度（QO2）大于1000mlO2/mlh。(c)、平板檢查，菌落蛋黃色，中間隆起，表面濕潤，有光澤邊緣整齊，呈半透明狀。(d)、小搖瓶發(fā)酵試驗，產(chǎn)酸穩(wěn)定，并在高峰五、 谷氨酸合成途徑1、 谷氨酸發(fā)酵的控制（1）、溫度的控制國內(nèi)常用菌株的最適生長溫度為30-34， 產(chǎn)生谷氨酸的最適溫度為3436。012h的發(fā)酵前期，主要是長菌階段；發(fā)酵12h后，菌體進入平衡期，增殖速度變得緩慢；溫度提高到3436，谷氨酸的生成量就增加。 （2）、PH控制 一般發(fā)酵前期pH控制在7.5-8.5左右，發(fā)酵中、后期pH控制在7.07.2，調(diào)低pH的目的在于提高與谷氨酸合成有關的酶的活力。 尿素被谷氨酸生產(chǎn)菌細胞的脲酶所分解放出氨，因而發(fā)酵液的pH會上升。 發(fā)酵過程中，由于菌體不斷利用氨，以及有機酸和谷氨酸等代謝產(chǎn)物進入發(fā)酵液，使N源不足和發(fā)酵液pH下降，需再次流加尿素 。 （3）、溶解氧的控制 谷氨酸產(chǎn)生菌是兼性好氧菌 在實際生產(chǎn)中，攪拌轉(zhuǎn)速固定不變，通常用調(diào)節(jié)通風量來改變供氧水平。 通風比（ m3 /m3 .min ）：每分鐘向1m3的發(fā)酵液中通入0.1cm3無菌空氣，用1:0.1表示。 （4）、種齡和種量的控制 微生物的生長大致可分為適應期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰老期 種齡：一級種子菌齡控制在1112h，二級種子菌齡為78h。 種量：指接入發(fā)酵罐內(nèi)種子的量占發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵培養(yǎng)基量的百分比。接種量的多少對適應期的延續(xù)時間也有很大的影響。接種量一般以1為好。種量過多，使菌體生長速度過快，菌體嬌嫩，不強壯，提前衰老自溶，后期產(chǎn)酸不高；如果接種量過少，則菌體增長緩慢，會導致發(fā)酵時間延長，容易染菌。 （5）、泡沫的控制 生產(chǎn)上為了控制泡沫，除了在發(fā)酵罐內(nèi)安裝機械消泡器外，還在發(fā)酵時加入消泡劑。 目前谷氨酸發(fā)酵常用的消泡劑有： 花生油、豆油、玉米油、棉子油、泡敵和硅酮等。 天然油脂類的消泡劑的用量較大，一般為發(fā)酵液的0.1%0.2%(體積分數(shù))， 泡敵的用量為0.02%0.03%(體積分數(shù))。 六、 谷氨酸的提?。?）、谷氨酸發(fā)酵液的組分正常谷氨酸發(fā)酵液的組分如下： 1、L-型谷氨酸，一般以谷氨酸銨鹽(C5H8O4NNH4)形式存在。2、無機鹽(K+、Na+、NH+、Mg2+、Ca2+、SO42-等)、殘?zhí)?、色素、尿素以及消泡用的花生油、豆油或合成消泡劑等?、大量菌體、蛋白質(zhì)等固形物質(zhì)懸浮在發(fā)酵液中，濕菌體約占發(fā)酵液的2-3。 還存在著核苷酸類物質(zhì)及其降解產(chǎn)物和其它氨基酸。（2）、等電點法提取谷氨酸 酸中和向中和罐盤管內(nèi)注入冷凍鹽水，將發(fā)酵液溫度降至22，然后加硫酸中和，使其pH值從7.0降至3.2，溫度從22降至8.該過程要先以較快的速率加酸，將pH先調(diào)整至5.0，停止加酸與攪拌1.5h，保證晶體增長。然后繼續(xù)緩慢加酸調(diào)整，直到pH降為3.2，溫度冷卻至8，達到等電點，停止中和及攪拌。 堿中和過濾得谷氨酸結(jié)晶，加入溫水溶解，用碳酸鈉將谷氨酸溶液的pH值調(diào)到5.6，T=70 注意：pH-谷氨酸二鈉、谷氨酸溫度-焦谷氨酸，速度二氧化碳。冷凍鹽水 較快加硫酸 停止加酸攪拌 緩慢加酸發(fā)酵液發(fā)酵液發(fā)酵液晶體增長發(fā)酵液 T=22 PH=5.0 15h PH=3.2pH=7.0 T=8 酸中和 4060 碳酸鈉70谷氨酸結(jié)晶谷氨酸溶液谷氨酸鈉溶液PH=5.6 堿中和 七、谷氨酸單鈉的精制1、活性炭脫色 即采用活性炭脫色。用活性炭脫色時，溫度控制在50-60，pH保持在6.4以上，脫色時間為30min。為了加快吸附過程的進行，可適當攪拌中和液。 活性炭的用量：根據(jù)活性炭脫色能力的強弱及中和液色澤的深淺等情況決定，一般為中和液的23。活性炭分為粉末狀的藥用炭和GH-15顆?；钚蕴績煞N。 用粉末活性炭脫色，一種方法是在中和過程中加炭脫色后除鐵，另一種方法是將中和液先除鐵，用谷氨酸回調(diào)pH6.26.4，蒸汽加熱60，使谷氨酸全部溶解，再加入適量的活性炭脫色。經(jīng)粉末活性炭脫色后，往往透光率達不到要求，需進入GH15活性炭柱進行最后一步脫色工序。 2、離子交換柱除去Ca2+,Mg2+,Fe2+離子 有離子交換樹脂脫色法。離子交換樹脂的脫色主要靠樹脂的多孔隙表面對色素進行吸附，即樹脂的基團與色素的基團形成共價鍵，因而對雜質(zhì)起到吸附與交換作用。一般選用弱堿性陰離子交換樹脂。 中和液中的雜質(zhì)，有些分子量較大，在交換過程中擴散速度慢。因此，脫色時流速要適當慢些。溫度控制在40-50條件下進行脫色較合適。3、 濃縮結(jié)晶上述溶液含有大量的水，需要經(jīng)過濃縮與結(jié)晶，才能得到所需的谷氨酸鈉結(jié)晶產(chǎn)品.在6570條件下進行蒸發(fā)濃縮，當溶液濃度達到3030.5波美度時，即可加入谷氨酸鈉晶種進行結(jié)晶。4、 中和液的濃縮和結(jié)晶（1）、中和液的濃縮 谷氨酸鈉在水中的溶解度很大，要想生成大量的結(jié)晶必須除去大量的水分使溶液達到過飽和狀態(tài)而析出結(jié)晶。濃縮方法：一是降低溶液的溫度，使溶質(zhì)的溶解度減小，達到過飽和狀態(tài)；二是在溫度不變的條件下，蒸發(fā)掉溶液中的一部分水，使溶液的濃度升高，達到過飽和狀態(tài)。中和液的濃縮不宜在高溫下進行，因為谷氨酸一鈉在高溫下容易環(huán)化，生成焦谷氨酸鈉。設備：味精生產(chǎn)的濃縮過程普遍采用減壓濃縮工藝，主要設備有減壓蒸發(fā)式結(jié)晶罐。濃縮時的工藝條件，一般控制真空度在80kPa以上，料液的溫度控制在70以下。濃縮時，真空度愈高，料液的沸點就越低，這樣既可加快濃縮，又可避免谷氨酸一鈉的脫水環(huán)化形成焦谷氨酸鈉?？傊?，中和液的濃縮以真空度高、料液溫度低，操作時間短較為宜。 （2）、谷氨酸一鈉的結(jié)晶析出 結(jié)晶操作的基本過程可分為濃縮、起晶、整晶、育晶、放罐等幾個階段。 結(jié)晶味精的晶體要求顆粒大小均勻、透明、光潔。制作結(jié)晶味精所用的中和液要求雜質(zhì)含量少，透光度在90以上。 具體操作： 1、起晶 當濃縮液的濃度達到3030.5Be(70)時，投入晶種，進行起晶。起晶時溶液微混濁，經(jīng)過一定時間晶種的晶粒稍有長大，并出現(xiàn)細小的新晶核(稱假晶)。當料液濃度增加，晶粒長大速度反而比晶核長大速度小時，需要整晶。 2、整晶 所謂整晶就是加入一定量的、與料液溫度接近的溫水，使晶核全部溶解掉。加水量不宜過多，以溶掉新形成的小晶核為止，防止晶種溶化。整晶后繼續(xù)濃縮，若再次出現(xiàn)新晶核就要多次進行整晶。 3、育晶 在結(jié)晶過程中，需根據(jù)料液濃度，補加稀釋的脫色液(加熱)，以保持鍋內(nèi)濃度維持在較低的過飽和狀態(tài)，保證晶體不斷成長，又較少生成新的晶核。通過補料而促使晶粒長大的過程稱為育晶。補料結(jié)束后，待晶粒長成所要求的大小時，準備出料。出料前預先加入同溫度的溫水，使?jié)舛冉档偷?9-39.5Be。出料后放在貯精槽內(nèi)，立即進行離心分離。離心后的母液中仍含有大量的谷氨酸一鈉，可將其并入下批中和液中一起進行處理。 4、干燥、包裝 經(jīng)過離心分離后的晶體必須進行干燥處理。目前，采用的干燥方法有箱式烘房干燥，真空箱式干燥、氣流干燥、傳送帶式干燥、振動床式干燥。結(jié)晶味精要求顆粒大小均勻，因此干燥好的晶體要經(jīng)過振動篩分，除去過大或過小的晶粒，使晶粒大小更加均勻。篩分時能通過10目而不通過24目的晶粒稱為粗晶，能通過14目而不通過28目的晶粒稱為細晶。味精的包裝在大部分工廠均為手工操作，生產(chǎn)效率低。因此機械化包裝將逐步取代手工包裝。 帶式干燥機