味精的生產工藝

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上谷氨酸鈉的生產工藝學生：張欣舒，指導教師：李永麗內蒙古工業(yè)大學化工學院，呼和浩特， 摘要味精是調味料的一種，主要成分為谷氨酸鈉。味精的主要作用是增加食品的鮮味，在中國菜里用的最多，也可用于湯和調味汁。中國自1965年以來已全部采用糖質或淀粉原料生產谷氨酸，然后經等電點結晶沉淀、離子交換或鋅鹽法精制等方法提取谷氨酸，再經脫色、脫鐵、蒸發(fā)、結晶等工序制成谷氨酸鈉結晶?，F(xiàn)在隨著工業(yè)的發(fā)展的，味精的加工規(guī)模、設備等也向著大型化發(fā)展。本文論述了味精生產的發(fā)展過程、生產設備與生產配料選擇等內容。關鍵詞：谷氨酸；發(fā)展過程；生產工藝；生產設備；配料選擇引言1861年,德國的一位教授從

2、小麥的面筋當中,第一次提取出味精的組成成分谷氨酸。1908年，日本池田菊苗教授采用水提取和結晶的方法，從海帶中分離出，制成一種新型的調味品，并將其味道命名為umami（鮮味），即谷氨酸鈉，申請了專利并起名“味之素”。日本的味之素傳入中國后，引起一位名叫吳蘊初的化學工程師的興趣，買了一瓶來研究，后來他獨立發(fā)明出一種生產谷氨酸鈉的方法，稱之為味精。在小麥麩皮（面筋）中，谷氨酸的含量可達40%，他先用34%的鹽酸加壓水解面筋，得到一種黑色的水解物，經過活性炭脫色，真空濃縮，就得到白色結晶的谷氨酸。再把谷氨酸同氫氧化鈉反應，加以濃縮、烘干，就得到了谷氨酸鈉。他是世界上最早用水解法來生產味精的人1。用水

3、解法生產味精很不經濟，因為這種方法要耗用很多糧食，每生產1噸味精，至少要花費40噸的小麥。而且，在提取谷氨酸鈉時要放出許多味道不好的氣體，使用的鹽酸也易腐蝕機器設備，還會產生許多有害污水。因此，味精公司不得不繼續(xù)進行研究工作，以便用更好的方法生產出更好的產品來2。1956年，日本協(xié)和發(fā)酵公司宣布，發(fā)現(xiàn)找到了短桿菌。谷氨酸鈉的發(fā)酵法生產就此誕生。科學家們用糖、水分和尿素等配制成培養(yǎng)液，再用高溫蒸汽滅菌法將那些雜菌統(tǒng)統(tǒng)殺死，然后把培育好的純種短桿菌在最有利的環(huán)境下接種進去，讓它們繁衍后代。短桿菌把絕大部分的糖和尿素轉變?yōu)楣劝彼?，最后，把它中和成為鈉鹽3。近幾年來，很多味精公司、生物研究所等都在致力

4、于開發(fā)新的耗糖少，產酸多，產酸穩(wěn)定的菌種。1、谷氨酸生產工藝1.1發(fā)展歷程第一階段：1866年德國人H·Ritthasen(里德豪森)博士從面筋中分離到氨基酸，他們稱谷氨酸，根據(jù)原料定名為麩酸或谷氨酸（因為面筋是從小麥里提取出來的）。1908年日本東京大學池田菊苗試驗，從海帶中分離到L谷氨酸結晶體，這個結晶體和從蛋白質水解得到的L谷氨酸是同樣的物質，而且都是有鮮味的。第二階段：以面筋或大豆粕為原料通過用酸水解的方法生產味精，在1965年以前是用這種方法生產的。這個方法消耗大，成本高，勞動強度大，對設備要求高，需耐酸設備。第三階段：隨著科學的進步及生物技術的發(fā)展，使味精生產發(fā)生了革命性

5、的變化4。自1965年以后我國味精廠都采用以糧食為原料（玉米淀粉、大米、小麥淀粉、甘薯淀粉）通過微生物發(fā)酵、提取、精制而得到符合國家標準的谷氨酸鈉，為市場上增加了一種安全又富有營養(yǎng)的調味品，用了它以后使菜肴更加鮮美可口。1.2谷氨酸生產工藝的綠色探索谷氨酸的生產一向不太受到好評，主要是原有的生產工藝不能順應國家的宏觀政策，在能源和環(huán)保方面做得不好。目前為止，谷氨酸生產企業(yè)的工藝路線也是有很大差別，總體來說，可以分為三類：傳統(tǒng)工藝：亞適量菌種+單罐等電+離交+噴漿造粒；最新工藝：溫敏型菌種+濃縮連續(xù)等電+變晶+生物飼料（肥料）；混合工藝：亞適量菌種+單罐等電+離交+變晶+噴漿造粒，溫敏型菌種+濃

6、縮連續(xù)等電+變晶+噴漿造粒5。這三種工藝的區(qū)別主要體現(xiàn)在發(fā)酵、提取以及環(huán)保方面， 淀粉和糖的工藝相對來說都比較成熟，區(qū)別不大，之所以把工藝這樣區(qū)別，主要是從技術的更新替代方面來說。最新的工藝并不能代表是最先進的技術，并不一定是最佳工藝，隨著技術進步，可能會有更好更完善的工藝來代替。對于發(fā)酵來說，菌種的影響因素至關重要，它影響轉化率和單罐產量，最終影響著生產成本和經濟效益。從長遠和發(fā)展的觀點來說，高產酸菌種的使用勢在必行，高產酸菌種不僅僅是指溫敏型菌種，也包括產酸和轉化率高的亞適量菌種6。發(fā)酵原輔料的選擇也很重要，隨著國家政策的變化，能找到更好更經濟的原輔料來進行發(fā)酵生產已經影響到了企業(yè)的利潤空

7、間，對谷氨酸企業(yè)來說，相同的工藝比拼的就是原輔料的消耗和價格了，比如氮源，豆?jié)狻被岱?、玉米漿等都可以作為氮源使用，因為價格差異較大，用哪種用多少如何合理分配使用以期達到最佳發(fā)酵成績尤為重要。2、生產所用設備味精加工設備與選型根據(jù)味精生產工藝可知，其生產設備包括：原料處理設備（粉碎、蒸煮、糖化設備）、培養(yǎng)基制備設備、菌種選育及培養(yǎng)擴大設備、發(fā)酵設備、空氣凈化系統(tǒng)、谷氨酸分離設備、味精制造設備（中和、脫色、除鐵、結晶設備等）、計量包裝設備等。其中，關鍵技術設備為糖化設備、發(fā)酵設備、分離設備、中和罐、脫色罐、結晶設備等。2.1糖化設備分為間歇糖化設備和連續(xù)糖化設備，間歇糖化設備又稱糖化鍋，為一罐

8、體，由加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、進料系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、加曲裝置等構成，糖化的整個過程都始終處于糖化鍋中。而連續(xù)糖化設備則由后熟器、真空裝置、糖化鍋、液曲罐、冷凝器、硫酸桶等組成 7。2.2發(fā)酵設備近幾年，新設計的240,450,790等大型和超大型發(fā)酵罐不斷投入生產，為氨基酸工業(yè)的發(fā)展做出重要貢獻8。由我國獨立研發(fā)設計的7933大型發(fā)酵罐已經投產，該設備是目前國內外最大的氨基酸發(fā)酵罐，全部使用國產化材料制作，由我國工程技術人員和技術工人制作和安裝調試，突破諸多技術難點，取得成功9。經過近幾年的研發(fā)和生產摸索，在滿足工藝條件下，發(fā)酵罐容積與電機功率之比為1 0.7，如3503發(fā)酵罐配用250電機，450

9、 發(fā)酵罐配用300電機10。2.3脫色設備國內主要脫色方法有活性炭脫色和離子交換樹脂脫色，活性炭類型較多，用于味精脫色活性炭，主要有粉末狀藥用炭和-15顆?；钚蕴績煞N11。2.4結晶設備真空煮晶鍋通常用于分批操作對蔗糖、味精、檸檬酸等進行結晶，當結晶過程完成時，破壞真空，由底閥排放至分離機（通常用三足式離心機）分離母液，得到谷氨酸鈉的濕晶體12。味精行業(yè)近年來設計的新型內熱攪拌結晶罐，不但設備大型化，生產周期短，產量高，同時節(jié)能效果也極為顯著，因此目前全國味精行業(yè)已在使用。2.5分離設備去除粘附在味精晶體上的母液和水分，借助離心力的作用，將晶體上的液體甩去。結晶分離多采用三足式離心機，為減輕勞

10、動強度可用三足式下卸料離心機或臥式活塞推料離心機提高效率13。三足式過濾離心機是最早出現(xiàn)的一種過濾式離心機，至今目前仍廣泛應用于生物工業(yè)，由于各種新技術的相繼應用，三足式過濾離心機得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多新型的自動操作的三足式過濾離心機，整個操作在完全自動的周期性循環(huán)過程下進行14。2.6干燥設備根據(jù)味精產品性質和質量要求選擇干燥設備，因含有結晶水，所以干燥溫度需嚴格控制，以不超過80為宜。干燥設備可用箱式烘房、真空箱式干燥、氣流干燥、帶式干燥、振動流化床式干燥等。振動流化床式干燥特點適合于味精干燥，振動流化干燥器是在干燥器內裝有振動床的裝置15。味精晶體在振動床上被通入干燥器內的干熱空氣所

11、干燥。3、生產中配料選擇通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)影響谷氨酸發(fā)酵生產的因素有很多, 有時在菌種、發(fā)酵培養(yǎng)基及種子培養(yǎng)基無任何變化的情況下, 生產中出現(xiàn)周期延長或縮短, 產酸、提取收率不穩(wěn)定, 發(fā)酵生產波動, 使成本上升,效益下降, 令管理者十分頭疼。往往就是采取減少或增加糖蜜、玉米漿用量, 更換菌種等措施16。實際在谷氨酸發(fā)酵生產中很難找到菌種與生物素用量最佳配比, 不是生物素用量多了, 就是少了, 造成周期不穩(wěn)定。生物素用量固定的前提下, 發(fā)酵生產中周期, 產酸, 及收率出現(xiàn)波動, 往往是原材料變化。如新進南方糖蜜生物素含量發(fā)生變化, 生產淀粉的玉米產地的變化造成糖液中各種營養(yǎng)成份含量波動, 玉米漿

12、質量的變化等關鍵因子17, 由于目前大部分谷氨酸發(fā)酵廠家化驗手段及儀器都存在缺陷, 不能準確測出原材料營養(yǎng)成份及含量, 給穩(wěn)產、高產帶來了很大困難, 加強原材料特別是關鍵因子化驗數(shù)據(jù)準確分析勢在必行, 也是谷氨酸發(fā)酵生產穩(wěn)定的基礎, 另外菌種配方、性能也是不可忽視的一個方面。4、結束語近幾年，味精生產設備向大型化、自動化發(fā)展。發(fā)酵罐向大型化、自動化方向發(fā)展，致力打造綠色生產、穩(wěn)定生產、節(jié)能生產。在味精生產工藝上，科研技術人員不斷對設備、生產條件、配料等進行研發(fā)改革。在充分認識行業(yè)差距，借鑒國內外、業(yè)內外先進經驗的基礎上，不斷技術創(chuàng)新，加速企業(yè)技術進步，為味精工業(yè)發(fā)展做出更大貢獻。味精工業(yè)是技術

13、密集型產業(yè)，展望未來，味精工業(yè)將會達到更高水平，味精工業(yè)前景將更加美好。 參考文獻1吳蘊初：中國的味精大王 我國工商業(yè)發(fā)展紀實之十一.東南大學STS研究中心.蔣玲.參考經濟報 2008.08.29 第012版.2Sano Chiaki. History of glutamate production.The American Journal of Clinical Nutrition，2009， Vol.90 (3)，pp.728S-732S3孫芝楊.鮮味劑的應用及發(fā)展前景J.中國調味品.2011.36（6）.4 王宏斌, 趙曙光.基于PCS7的味精生產線控制系統(tǒng)的研究與開發(fā).20115 趙二

14、紅.谷氨酸生產的綠色工藝路線探討. J發(fā)酵科技通訊 第40 卷 2007.10.6 于信令，于軍.氨基酸發(fā)酵工程的新進展J發(fā)酵科技通訊 2007（2）：24-297Tamura Takayoshi，Noda Masafumi，Ozaki Moeko，Maruyama Masafumi，Matoba Yasuyuki，Kumagai Takanori，Sugiyama Masanori. Biological &Pharmaceutical Bulletin, 2010, Vol.33 (10), pp.1673-98 張克旭氨基酸發(fā)酵工藝學北京：中國輕工業(yè)出版社，20069 張啟先.我國發(fā)酵工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對策J科技導報，1992.（1）：44-4510 鄧立，朱明食品工業(yè)高新技術設備和工藝北京：化學工業(yè)出版社200711 于信令.味精工業(yè)手冊.第2版北京：中國輕工業(yè)出版社，2009.112 鄒東恢，郭宏文.味精的特點、設備選型與展望.中國調味品. 第41卷