關(guān)于優(yōu)化味精生產(chǎn)的研究

1、關(guān)于優(yōu)化味精生產(chǎn)的研究姬慧軍韓雋中糧生化能源（龍江）有限公司摘要：味精提取分粗提取和精提取兩部分，精提取在很大程度上受粗提取效果的制約， 而味精的前體物質(zhì)是谷氨酸，故而谷氨酸的質(zhì)量尚低直接影響著味精的品質(zhì)好 壞。目前，谷氨酸溫敏型菌種在味精行業(yè)已得到普遍應(yīng)用，發(fā)酵產(chǎn)酸有大幅度提 高，但由于此菌種在發(fā)酵過程中接種量大，流加糖多，培養(yǎng)基蛋白類配料增加， 導(dǎo)致發(fā)酵液中蛋白類雜質(zhì)增加，進(jìn)而導(dǎo)致芥氨酸收率偏低，目前只有89%左右， 且增加后續(xù)精制難度。為提高粗提取收率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，首先在等電結(jié)晶前對 谷氨酸發(fā)酵液用碟片式離心機(jī)和超濾膜兩種設(shè)備組合去除蛋白類雜質(zhì)，然后在 谷氨酸轉(zhuǎn)晶前添加活性炭吸附雜質(zhì)。

2、結(jié)果表明:在谷氨酸結(jié)晶前培加去除蛋白的 方法，可以使谷氨酸純度提高0.6%，味精純度提高0.4%，谷氨酸提取收率提高 1.5%，味精精制收率提高1.3%，達(dá)到了優(yōu)化味精生產(chǎn)的要求。關(guān)鍵詞：味精;谷氨酸;碟片式離心機(jī);超濾膜;活性炭;the study of optimization of msg productionji hui-jun han juncofco bio. chemical energy (longjiang) co.，ltd.;abstract：the extraction technology of monosodium glutamate is divided into

3、coarse extraction and accurate extraction of two parts， the crude extraction process has great influence on the precision of extraction process, and the precursor of msg is glutamic acid，and glutamic acid quality directlyaffects the quality of monosodium glutamate. the temperature sensitive strains

4、in the glutamate msg industry have been widely used, the fermentation has greatly improved, but because of this process in the fermentation process to bacteria and sugar increased, protein ingredients increased, resulting in the increase of protein fermentation liquid impurities, resulting in glutam

5、ic acid yield is low, at present only about 89%, and increase the difficulty of extracting precision. in order to improve the extraction yield, improve product quality, first in the early crystallization of glutamic acid fermentation liquid by disc centrifuge and ultrafiltration equipment two combin

6、ed removal of protein impurities, in the transformation process of glutamic acid crystal pre add some activated carbon for adsorption of impurities. the results show that the method of removing protein impurities in glutamic acid crystallization before can improve the purity of glutamic acid 0. 6%,

7、can also improve the purity of monosodium glutamate extraction yield increasing 0. 4%, 1. 5%, monosodium glutamate refining yield increasing 1. 3%，reaching the purpose of optimization of monosodium glutamate production.keyword：monosodium glutamate; glutamic acid; disc centrifuge; ultrafi1tration mem

8、brane; activated carbon;味精又稱味素，是采用微生物發(fā)酵的方法由糧食（玉米較普遍）制成的一種代 調(diào)味品，現(xiàn)在作為多種調(diào)味品必需添加劑，市場需求量較大。其主要成分為谷氨 酸鈉，是谷氨酸的鈉鹽，谷氨酸是人體一種必需的氨基酸，也是味精的前體物 質(zhì)。味精生產(chǎn)主要分為谷氨酸發(fā)酵、谷氨酸粗提取和味精精提?。ň疲┤糠郑?谷氨酸粗提取分1-谷氨酸等電結(jié)晶和谷氨酸結(jié)晶（轉(zhuǎn)晶）兩部分，味精精 提取主耍是蒸發(fā)結(jié)晶。目前，味精行業(yè)中芥氨酸發(fā)酵普遍采用的是芥氨酸溫敏菌 種，此菌種發(fā)酵液具有高產(chǎn)酸、高轉(zhuǎn)化率的優(yōu)勢，但發(fā)酵液中雜質(zhì)成分非常復(fù)雜， 溫敏菌種需要發(fā)酵培養(yǎng)基加大營養(yǎng)物的添加和高濃度糖液

9、的流加，其中一些營 養(yǎng)在高溫的條件下轉(zhuǎn)化為谷氨酸菌種不可利用的物質(zhì)，這樣菌體不可利用的營 養(yǎng)物質(zhì)的大量累積就必然導(dǎo)致發(fā)酵液中膠體類蛋g雜質(zhì)的增加，雜氨基酸和菌 體細(xì)胞等蛋白類雜質(zhì)（其中一些是可溶性蛋白，很難被徹底去除，對生產(chǎn)影響 很大），除未完全利用的淀粉糖外，還有大量的so, nh.,等離子，這些雜質(zhì)如不 能有效去除，將給整個(gè)味精生產(chǎn)帶來了很大困難。生產(chǎn)上表現(xiàn)的問題如下：1）發(fā)酵液泡沫大，黏度高，對谷氨酸提取非常不利，a-谷氨酸等電結(jié)晶困難， 容易出現(xiàn)3-型芥氨酸，進(jìn)而無法進(jìn)行晶體分離。2）晶體細(xì)小，分離時(shí)晶體不能很好的截留下來，致使一次母液含量高，提取收 率損失大。3）因發(fā)酵液雜質(zhì)多，結(jié)晶

10、過程中晶體夾帶雜質(zhì)必然多，這樣就會(huì)使谷氨酸和味 精純度降低，結(jié)晶過程所需的硫酸和蒸汽以及脫色用的活性炭消耗增加。4）谷氨酸結(jié)晶出現(xiàn)問題會(huì)直接導(dǎo)致味精蒸發(fā)結(jié)晶過程中晶體并晶多，物料發(fā)黏， 干燥分離后，味精品體松脆易折斷，質(zhì)量差。以上生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的問題，主耍原因歸結(jié)于發(fā)酵液中蛋白膠體類物質(zhì)過 多，導(dǎo)致谷氨酸結(jié)晶出現(xiàn)問題，所以有必要在谷氨酸等電結(jié)晶和后期轉(zhuǎn)晶前期 對料液進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理分兩步進(jìn)行：（1）谷氨酸等電結(jié)晶前預(yù)處理，釆用 碟片式離心機(jī)和超濾膜雙重處理；（2）谷氨酸轉(zhuǎn)晶前預(yù)處理，采用加活性炭的 方法對料液中雜質(zhì)進(jìn)行前期吸附。碟片式離心機(jī)是沉降式離心機(jī)的一種，主要用于分離較難分離的物料

11、，如黏性 液體、細(xì)小固體顆粒懸浮液或與之密度相同的乳濁液，是應(yīng)用最廣的沉降離心機(jī), 對于蛋白類雜質(zhì)的初步分離有著很好的效果in。膜分離技術(shù)是公認(rèn)的較有發(fā)展前途的一項(xiàng)高效分離技術(shù)，利用膜對混合物中各 組分的選擇通透性來分離、提純和濃縮目的產(chǎn)物。膜分離過程在常溫k進(jìn)行，無 相變化，能耗低，設(shè)備簡單，操作控制方便谷氨酸產(chǎn)生菌大小在o.73u m，并 帶有很強(qiáng)的親水性，菌體分離比其他微生物（如酵母、霉菌等）困難。具有微米 （phi）級孔徑的超濾膜在分離此類菌體方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，也是超濾膜分離 技術(shù)在谷氨酸生產(chǎn)中被越來越重視的原因之一 2。活性炭一般用在味精蒸發(fā)結(jié)晶前對谷氨酸加堿后的屮和液脫色，但這樣

12、對于溫 敏發(fā)酵工藝所帶來的高雜質(zhì)己不能完全滿足生產(chǎn)耍求，所以有必耍在谷氨酸二 次結(jié)晶（轉(zhuǎn)晶）前加入一部分活性炭，既保證結(jié)晶質(zhì)量，乂可提高后續(xù)整體脫 色效果3。1材料與方法1.1儀器與設(shè)備燒杯;抽濾瓶;hh-s6恒溫水浴鍋:金壇市國旺實(shí)驗(yàn)儀器廠;jj-1精密增力電動(dòng)攪 拌器;碟片式離心機(jī)，fe20實(shí)驗(yàn)室ph計(jì):梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司； 電爐;溫度計(jì)（0°c100°c） ;722分光光度計(jì):上海精密科學(xué)儀器有限公 司；sba-40e:山東省科學(xué)院生物研究所；自動(dòng)旋光儀:上海精密科學(xué)儀器有限公司; 超濾膜:廈門三達(dá)膜有限公司；re-301旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器:鞏義市予華儀器有限

13、責(zé)任公 司。1.2材料與試劑谷氨酸溫敏菌種發(fā)酵液，工業(yè)濃硫酸，氫氧化鈉，濃硝酸（用于清洗膜管）， 活性爽。1.3試驗(yàn)方法1.3.1檢測過濾設(shè)備對谷氨酸發(fā)酵液蛋白去除的效果將谷氨酸發(fā)酵液分別經(jīng)碟片式離心機(jī)、超濾膜過濾及兩者組合過濾，濾液收集待 用。1.3.2去除蛋白對發(fā)液等電結(jié)晶的影響將1. 3. 1收集的3種濾液分別緩慢加入硫酸進(jìn)行等電結(jié)晶，等電結(jié)晶完成后進(jìn)行 4 h攪拌育晶，然后冷卻至10°c抽濾，濾餅烘干后檢測4。1.3.3活性炭的添加對谷氨酸轉(zhuǎn)晶的影響在燒杯屮加入濃度為22 be的a-谷氨酸粗品溶液，邊攪拌邊加熱至9（tc,然后 加入規(guī)定量的粉狀活性炭。轉(zhuǎn)晶完成后冷卻至4ctc

14、抽濾，濾餅烘干后檢測。1.3.4活性炭的添加量的研宄在1. 3. 3基礎(chǔ)操作上當(dāng)溫度升至90°c后，分別加入0. 5%, 1. 0%和1. 5%的粉狀活 性炭，轉(zhuǎn)晶完成后，濾餅混勻后一部分烘干后檢測，一部分加氫氧化鈉和水調(diào) 成ph 6.0，溫度60°c，濃度25 bo的中和液，待測。1.3.5除雜對味精質(zhì)量及收率的影響將經(jīng)過預(yù)處理的芥氨酸和未經(jīng)預(yù)處理的芥氨酸中和液進(jìn)行脫色處理，然后進(jìn)行 蒸發(fā)結(jié)晶，結(jié)晶完成后自然冷卻至70°c抽濾，濾餅在蒸發(fā)皿內(nèi)鋪平后自然晾干 待測。1.4分析方法 1.4.1中和液谷氨酸鈉的測量方法旋光法:吸?。訜嶂?8"c飛0

15、6;c）樣品10 m l于容量瓶中，加入少量水，加濃 鹽酸6.6 m l，定容至100 m l搖勻后過濾，用2 dm測定管，測定其濾液旋光 度，記錄溫度，同時(shí)做空白。1.4.2味精純度檢測方法旋光法:稱味精樣品20 g于容量瓶屮，加入少量水，加濃鹽酸6.6 m l,定容至 100 ml搖勻后過濾，用2dm測定管，測定其濾液旋光度，記錄溫度，同吋做空 白o(hù)谷氨酸含量計(jì)算方法參照公式（1）。谷氨酸鈉含量（g/cll ）式屮：a ,一試液測得的旋光度；a 2一空白旋光度;t一一測定溫度;l一一旋光 管的長度;25. 16一谷氨酸在鈉光譜d線下，2 mol/l llcr溶液屮，2（tc時(shí)的比 旋光度。

16、結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位。1.4.3中和液透光的測量方法先用料液沖洗比色皿23次（光程為1 cm）,注入適量料液，擦干凈透光面放 入分光光度計(jì)屮，以蒸餾水作空白，在420 nm的波長下測定其透光率。1.4.4 304含量參考gb 89672007，比濁法。1.4.5蛋白去除率蛋白去除率=u為）m, x 100%式中:at過濾前樣品在430 nm處的吸光度，a2過濾后樣品在430 nm處的吸光度。1.4.6谷氨酸純度測定方法在20°c±2°c稱量25 g樣品于蒸發(fā)皿中，放入烘箱內(nèi)8（tc烘烤2 h,烘干后混 勻，取10 g烘干樣品加入少量水，加濃鹽酸16. 5 m l

17、,定容至100 m l，加入 適量的活性炭過濾后用2 dm測定管，測定其旋光度，記錄溫度，同時(shí)做空白。谷氨酸含量（g/dl ）(ax-a2 ) x 2 x ( 32+0.06 x ( 20-i(a-a2) x 1 £ x c x ( 25.16+0.047 x式中：a，一一試液測得的旋光度；1 2一空白旋光度;t一一測定溫度;32一谷 氨酸在鈉光譜d線下，2 mol/l hc1溶液中，20°c時(shí)的比旋光度。2結(jié)果與討論2.1谷氨酸發(fā)酵液蛋白去除的效果由于蛋白類雜質(zhì)在谷氨酸粗提取過程中影響很大，故而在提取前先將蛋白除去， 但不同設(shè)備對蛋白去除的效果不一樣，未必能達(dá)到優(yōu)化工藝的

18、目的，將和同的 谷氨酸發(fā)酵液用如圖1所示三種不同的方式去除蛋白，可以看出碟片式分離機(jī) 去除蛋白效果較差，但可以截留分子量較大的蛋白雜質(zhì)，超濾膜雖然處理蛋白 能力較強(qiáng)，但由于發(fā)酵液屮蛋q較多且較黏稠，處理一定量發(fā)酵液后通量下滑 嚴(yán)重，需耍清洗膜管后重新運(yùn)行費(fèi)時(shí)費(fèi)工，而將兩者組合使用后，發(fā)現(xiàn)蛋白去 除率得到很大提升。碟片式分離機(jī) 超濾膜碟片式分離 機(jī)+超濾膜不同類型的過濾設(shè)備圖1蛋白去除效果的比較 下載原圖2.2去除蛋白對發(fā)酵液等電結(jié)晶的影響由圖2顯示，可以看出b圖（除蛋白后的發(fā)酵液等電結(jié)晶）的u-谷氨酸晶體整 體上較均勻，晶體飽滿且有光澤。根據(jù)結(jié)晶原理，處于晶核附近的不穩(wěn)定高能質(zhì) 點(diǎn)，受到晶體質(zhì)

19、點(diǎn)的引力，放出能量，排列到晶核上后，溶液中帶有膠體（蛋 白）雜質(zhì)時(shí)，則會(huì)增加境界膜的厚度，妨礙溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散，而使晶體長大速度 下降。當(dāng)然適當(dāng)提高溫度會(huì)降低溶液黏度和增大溶質(zhì)的擴(kuò)散，但也會(huì)影響溶質(zhì)溶 解度的變化而降低濃度差m。所以蛋白類雜質(zhì)濃度的高低直接影響到晶粒成核、 結(jié)晶速度以及晶體均勻程度。去除蛋白對結(jié)晶有很大的好處。a）未除蛋白的等電結(jié)晶b）除螢白的等電結(jié)晶圖2等電結(jié)晶對比下載原圖2.3活性炭的添加量對谷氨酸轉(zhuǎn)晶的影響由于活性炭對色素等大分子具有吸附作用，還可吸附一些可溶性蛋白類雜質(zhì)， 同時(shí)添加活性炭對谷氨酸的脫色率和透光都有很好作用m，在轉(zhuǎn)晶過程中添加 活性炭，對于改善轉(zhuǎn)晶環(huán)境有很好的

20、作用。通過表1可以看出，添加活性炭對縮 短轉(zhuǎn)晶時(shí)間有很好的促進(jìn)作用，但對于降低so,含量無明顯作用。表1活性炭的添加量對谷氨酸轉(zhuǎn)晶的影響下載原表活性炭添加量/%轉(zhuǎn)晶時(shí)間/ min0106().5971.()851.5902.4發(fā)酵液預(yù)處理對谷氨酸和味精質(zhì)量的影響味精粗提取和精提取工藝參數(shù)的好壞主要是由谷氨酸純度、中和液含量、透光和 味精純度來判定的，中和液是由谷氨酸粗品加氫氧化鈉和水調(diào)成p h6.0，溫度 60°c、濃度25 be的谷氨酸飽和溶液，在一定程度上反應(yīng)了谷氨酸質(zhì)量的好壞。 由表2可以看出，谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)過兩步預(yù)處理后，谷氨酸純度提高丫 0.6%， 中和液含量提高了 2. 1%,透光提高了 0. 8%，味精純度提高了 0. 4%。工藝參數(shù)整 體水平得到了提高。工藝類型預(yù)處理提取谷氨酸純中和液谷氨si 度/%鈉含量/%97.949.8未預(yù)處理提取 98.551.92.5預(yù)處理對谷氨酸提取和味精精制收率的影響由圖3可知，谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)過去除蛋白后