味精的工艺流程.doc

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a-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。
⑵短杆菌属
细胞为短的不分支的直杆菌，大多数不运动，革兰氏染色阳性。
⑶小节菌属
为杆状菌，形状和排列都和棒杆菌相似，有时呈球杆菌状。
⑷节杆菌属
主要特点是在培养过程中出现细胞形态由球菌变杆菌，由杆菌变球菌。一般不运动。
我国谷氨酸发酵生产中使用的菌株主要有北京棒杆菌AS.1.299
钝齿棒杆菌AS.1542、HU7251、672等。
2、谷氨酸菌种的扩大培养
普遍采用二级种子培养流程:
即保藏菌种→斜面种子→摇瓶种子培养→种子罐→发酵罐
(1)、菌种的扩大培养
斜面菌种培养：32℃培养

培养基成分 AS.1.299 AS1.542 HU7251或B9 672
蛋白胨（%） 1 1 1 1
牛肉膏（%） 1 0.5 1 1
氯化钠（%） 0.5 0.5 0.5 0.5
葡萄糖（%） — 0.1 0.1 —
琼脂（%） 2 2 2.7 2
pH 7.0~7.2 7.0 7.0~7.2 7.0
(a)、一级种子的培养
将培养好的培养基分装于1000ml三角瓶中，每瓶装200~250ml液体培养基，瓶口用6层纱布加一层绒布包扎，在0.1MPa的蒸汽压下灭菌30min。每只斜面菌种接种3只一级种子三角瓶。接种后，32℃振荡培养12h。培养好的一级种子放在4℃冰箱备用。
(b)、二级种子的培养
通常使用种子罐培养，种子罐的大小是根据发酵罐的容积配套确定的。二级种子的数量是发酵培养液体积的1%。二级种子的培养温度为32℃，时间为7~10h
(2)、种子的质量要求
(a)、镜检菌体健壮，排列整齐，大小均匀，呈单个或八字形排列。革兰氏染色阳性。
(b)、要求二级种子活力旺盛，对数期种子的呼吸强度（QO2）大于1000mlO2/ml·h。
(c)、平板检查，菌落蛋黄色，中间隆起，表面湿润，有光泽边缘整齐，呈半透明状。
(d)、小摇瓶发酵试验，产酸稳定，并在高峰

五、 谷氨酸合成途径

1、 谷氨酸发酵的控制
（1）、温度的控制
国内常用菌株的最适生长温度为30-34℃， 产生谷氨酸的最适温度为34～36℃。0～12h的发酵前期，主要是长菌阶段；发酵12h后，菌体进入平衡期，增殖速度变得缓慢；温度提高到34～36℃，谷氨酸的生成量就增加。
（2PH控制
§ 一般发酵前期pH控制在7.5-8.5左右，发酵中、后期pH控制在7.0～7.2，调低pH的目的在于提高与谷氨酸合成有关的酶的活力。
§ 尿素被谷氨酸生产菌细胞的脲酶所分解放出氨，因而发酵液的pH会上升。
§ 发酵过程中，由于菌体不断利用氨，以及有机酸和谷氨酸等代谢产物进入发酵液，使N源不足和发酵液pH下降，需再次流加尿素 。
（3）、溶解氧的控制
§ 谷氨酸产生菌是兼性好氧菌
§ 在实际生产中，搅拌转速固定不变，通常用调节通风量来改变供氧水平。
§ 通风比（ m3 /m3 .min ）：每分钟向1m3的发酵液中通入0.1cm3无菌空气，用1:0.1表示。
（4）、种龄和种量的控制
§ 微生物的生长大致可分为适应期、对数期、稳定期、衰老期
§ 种龄：一级种子菌龄控制在11～12h，二级种子菌龄为7～8h。
§ 种量：指接入发酵罐内种子的量占发酵罐内发酵培养基量的百分比。接种量的多少对适应期的延续时间也有很大的影响。接种量一般以1％为好。种量过多，使菌体生长速度过快，菌体娇嫩，不强壮，提前衰老自溶，后期产酸不高；如果接种量过少，则菌体增长缓慢，会导致发酵时间延长，容易染菌。
（5）、泡沫的控制
§ 生产上为了控制泡沫，除了在发酵罐内安装机械消泡器外，还在发酵时加入消泡剂。
§ 目前谷氨酸发酵常用的消泡剂有：
花生油、豆油、玉米油、棉子油、泡敌和硅酮等。
天然油脂类的消泡剂的用量较大，一般为发酵液的0.1%～0.2%(体积分数)，
泡敌的用量为0.02%～0.03%(体积分数)。
六、 谷氨酸的提取
（1）、谷氨酸发酵液的组分
正常谷氨酸发酵液的组分如下：
1、L-型谷氨酸，一般以谷氨酸铵盐(C5H8O4N·NH4)形式存在。
2、无机盐(K+、Na+、NH+、Mg2+、Ca2+、SO42-等)、残糖、色素、尿素以及消泡用的花生油、豆油或合成消泡剂等。
3、大量菌体、蛋白质等固形物质悬浮在发酵液中，湿菌体约占发酵液的2％-3％。 还存在着核苷酸类物质及其降解产物和其它氨基酸。
（2）、等电点法提取谷氨酸
§ 酸中和
向中和罐盘管内注入冷冻盐水，将发酵液温度降至22，然后加硫酸中和，使其pH值从7.0降至3.2，温度从22降至8.该过程要先以较快的速率加酸，将pH先调整至5.0，停止加酸与搅拌1.5h，保证晶体增长。然后继续缓慢加酸调整，直到pH降为3.2，温度冷却至8，达到等电点，停止中和及搅拌。
§ 碱中和
过滤得谷氨酸结晶，加入温水溶解，用碳酸钠将谷氨酸溶液的pH值调到5.6，T=70℃
§ 注意：
pH---谷氨酸二钠、谷氨酸温度---焦谷氨酸，速度—二氧化碳。

冷冻盐水 较快加硫酸 停止加酸搅拌 缓慢加酸
发酵液———发酵液————发酵液—————晶体增长—————发酵液
T=22℃ PH=5.0 15h PH=3.2
pH=7.0 T=8℃
酸中和
40~60℃ 碳酸钠70℃
谷氨酸结晶————谷氨酸溶液—————谷氨酸钠溶液PH=5.6
碱中和

七、谷氨酸单钠的精制
1、活性炭脱色
§ 即采用活性炭脱色。用活性炭脱色时，温度控制在50-60℃，pH保持在6.4以上，脱色时间为30min。为了加快吸附过程的进行，可适当搅拌中和液。
§ 活性炭的用量：根据活性炭脱色能力的强弱及中和液色泽的深浅等情况决定，一般为中和液的2％～3％。活性炭分为粉末状的药用炭和GH-15颗粒活性炭两种。
§ 用粉末活性炭脱色，一种方法是在中和过程中加炭脱色后除铁，另一种方法是将中和液先除铁，用谷氨酸回调pH6.2～6.4，蒸汽加热60℃，使谷氨酸全部溶解，再加入适量的活性炭脱色。经粉末活性炭脱色后，往往透光率达不到要求，需进入GH—15活性炭柱进行最后一步脱色工序。
2、离子交换柱
除去Ca2+,Mg2+,Fe2+离子
§ 有离子交换树脂脱色法。离子交换树脂的脱色主要靠树脂的多孔隙表面对色素进行吸附，即树脂的基团与色素的基团形成共价键，因而对杂质起到吸附与交换作用。一般选用弱碱性阴离子交换树脂。
§ 中和液中的杂质，有些分子量较大，在交换过程中扩散速度慢。因此，脱色时流速要适当慢些。温度控制在40-50℃条件下进行脱色较合适。
3、 浓缩结晶
上述溶液含有大量的水，需要经过浓缩与结晶，才能得到所需的谷氨酸钠结晶产品.在65～70℃条件下进行蒸发浓缩，当溶液浓度达到30～30.5波美度时，即可加入谷氨酸钠晶种进行结晶。
4、 中和液的浓缩和结晶
（1）、中和液的浓缩
谷氨酸钠在水中的溶解度很大，要想生成大量的结晶必须除去大量的水分使溶液达到过饱和状态而析出结晶。
浓缩方法：一是降低溶液的温度，使溶质的溶解度减小，达到过饱和状态；二是在温度不变的条件下，蒸发掉溶液中的一部分水，使溶液的浓度升高，达到过饱和状态。
中和液的浓缩不宜在高温下进行，因为谷氨酸一钠在高温下容易环化，生成焦谷氨酸钠。
设备：味精生产的浓缩过程普遍采用减压浓缩工艺，主要设备有减压蒸发式结晶罐。浓缩时的工艺条件，一般控制真空度在80kPa以上，料液的温度控制在70℃以下。浓缩时，真空度愈高，料液的沸点就越低，这样既可加快浓缩，又可避免谷氨酸一钠的脱水环化形成焦谷氨酸钠。总之，中和液的浓缩以真空度高、料液温度低，操作时间短较为宜。
（2）、谷氨酸一钠的结晶析出
结晶操作的基本过程可分为浓缩、起晶、整晶、育晶、放罐等几个阶段。
结晶味精的晶体要求颗粒大小均匀、透明、光洁。制作结晶味精所用的中和液要求杂质含量少，透光度在90％以上。
具体操作：
1、起晶 当浓缩液的浓度达到30～30.5Be’(70℃)时，投入晶种，进行起晶。起晶时溶液微混浊，经过一定时间晶种的晶粒稍有长大，并出现细小的新晶核(称假晶)。当料液浓度增加，晶粒长大速度反而比晶核长大速度小时，需要整晶。

2、整晶 所谓整晶就是加入一定量的、与料液温度接近的温水，使晶核全部溶解掉。加水量不宜过多，以溶掉新形成的小晶核为止，防止晶种溶化。整晶后继续浓缩，若再次出现新晶核就要多次进行整晶。
3、育晶 在结晶过程中，需根据料液浓度，补加稀释的脱色液(加热)，以保持锅内浓度维持在较低的过饱和状态，保证晶体不断成长，又较少生成新的晶核。通过补料而促使晶粒长大的过程称为育晶。补料结束后，待晶粒长成所要求的大小时，准备出料。出料前预先加入同温度的温水，使浓度降低到29-39.5Be。出料后放在贮精槽内，立即进行离心分离。离心后的母液中仍含有大量的谷氨酸一钠，可将其并入下批中和液中一起进行处理。

4、干燥、包装
经过离心分离后的晶体必须进行干燥处理。目前，采用的干燥方法有箱式烘房干燥，真空箱式干燥、气流干燥、传送带式干燥、振动床式干燥。
结晶味精要求颗粒大小均匀，因此干燥好的晶体要经过振动筛分，除去过大或过小的晶粒，使晶粒大小更加均匀。筛分时能通过10目而不通过24目的晶粒称为粗晶，能通过14目而不通过28目的晶粒称为细晶。味精的包装在大部分工厂均为手工操作，生产效率低。因此机械化包装将逐步取代手工包装。

带式干燥机