味精的生產(chǎn)技術(shù)

味精的生產(chǎn)技術(shù)一生化法制味精班級：精化1122演講者：李文祥一、認(rèn)識產(chǎn)品味精又名“味之素”，學(xué)名“а-氨基戊二酸一納”。主要成分：谷氨酸鈉化學(xué)式：C5H8O4NNa·H2O摩爾質(zhì)量：187.13gmol-1分子結(jié)構(gòu)：物理性質(zhì)：外觀是八面柱狀晶體，不溶于純酒精、乙醚、丙酮等有機溶劑，易溶于水，比重為1.65，熔點為195℃，在120℃以上逐漸失去分子中的晶體水。在適量鹽酸溶液中的比旋光度{a}D=2+25.16°在0.2%谷氨酸一鈉溶液中的PH值為7.0。20溫度（℃）510152025303540溶解度65.6567.4569.4371.7174.2277.0280.1283.55溫度（℃）45505560657085100溶解度87.4191.5796.23104.4107113.5137.5172

2.與堿作用，生成谷氨酸二鈉鹽，加酸后又生成單鈉鹽：HClNaC5H8O4N+NaClHClC5H8O4NHCl

NaC5H8O4N+HCl→C5H9O4N+NaCl化學(xué)性質(zhì)：1.與酸作用，生成谷氨酸，或者谷氨酸鹽酸鹽：NaC5H8O4N+NaOH→Na2C5H7O4N+H2O3.在水溶液中加熱，引起部分失水而生成焦谷氨酸鈉：H2C一CH2H2C一CH2︱︱︱︱ O=CCH一COONa→O=CCH一COONa+H2O︱︱△＼／OHH2NN︱H↓+H2O（在酸或堿作用下）NaC5H8O4N味精的功能及應(yīng)用：功能:味精可以增進人們的食欲，提高人體對其他各種食物的吸收能力，對人體有一定的滋補作用。因為味精里含有大量的谷氨酸，是人體所需要的一種氨基酸，96%能被人體吸收，形成人體組織中的蛋白質(zhì)。它還能與血氨結(jié)合，形成對機體無害的谷氨酰胺，解除組織代謝過程中所產(chǎn)生的氨的毒性作用。又能參與腦蛋白質(zhì)代謝和糖代謝，促進氧化過程，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正?；顒悠鹆己玫淖饔?。味精中的主要成分谷氨酸鈉還具有治療慢性肝炎、肝昏迷、神經(jīng)衰弱、癲癇病、胃酸缺乏等病的作用。應(yīng)用：食品風(fēng)味增強劑，醫(yī)藥（肝臟病患的輔助藥物，神經(jīng)中樞及大腦皮質(zhì)的補劑，藥用谷氨酸內(nèi)服片，谷氨酸鈉注射液，谷氨酸鈣注射液，乙酰谷氨酸注射液等），還可用于日用品工業(yè)，如用焦谷氨酸鈉制高級潤膚劑等。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)99%味精谷氨酸鈉%≥99≥99≥95≥90≥80水分%≤0.2≤0.3≤0.5≤0.7≤1.0氯化鈉%≤0.15（以Cl—計）≤0.5（以Cl—計）≤5.0（以NaCl計）≤10.0（以NaCl計）≤20.0（以NaCl計）透光率%≥95≥90≥85≥80≥70外觀白色有光澤晶體白色粉末白色粉末或混鹽晶體白色粉末或混鹽晶體白色粉末或混鹽晶體砷ppm≤0.5≤0.5≤0.5≤0.5≤0.5鉛ppm≤1.0≤1.0≤1.0≤1.0≤1.0鐵ppm≤5.0≤5.0≤10.0≤10.0≤10.0鋅ppm≤5.0≤5.0≤5.0≤5.0≤5.0規(guī)格指標(biāo)項目單位晶體粉狀95%味精95%味精80%味精追根求源

盡管味精廣泛存在于日常食品中，但谷氨酸以及其它胺基酸對于增強食物鮮味的作用，在20世紀(jì)早期，才被人們科學(xué)地認(rèn)識到。1907年，日本東京帝國大學(xué)的研究員池田菊苗發(fā)現(xiàn)了一種，昆布（海帶）湯蒸發(fā)后留下的棕色晶體，即谷氨酸。這些晶體，嘗起來有一種難以描述但很不錯的味道。這種味道，池田在許多食物中都能找到蹤跡，尤其是在海帶中。池田教授將這種味道稱為“鮮味”。繼而，他為大規(guī)模生產(chǎn)谷氨酸晶體的方法申請了專利。池田教授將谷氨酸鈉稱為“味之素”。這種風(fēng)靡整個日本的“味之素”，很快傳入中國，改名叫“味精”。不久，味精風(fēng)靡全世界，成為人們不可缺少的調(diào)味品。味精是人所共知的調(diào)味品。它的誕生至今還不到100年。說起味精的發(fā)明，純屬一種偶然。1908年的一天中午，日本帝國大學(xué)的化學(xué)教授池田菊苗坐到餐桌前。由于在上午完成了一個難度較高的實驗，此刻他的心情特別舒展，因此當(dāng)妻子端上來一盤海帶黃瓜片湯時，池田一反往常的快節(jié)奏飲食習(xí)慣，竟有滋有味地慢慢品嘗起來了。池田這一品，竟品出點味道來了。他發(fā)現(xiàn)今天的湯味道恃別的鮮美，一開始他還以為是今天心情特別好的緣故，再喝上幾口覺得確實是鮮?！斑@海帶和黃瓜都是極普通的食物，怎么會產(chǎn)生這樣的鮮味呢？”池田自言自語起來，“嗯，也許海帶里有奧妙?！甭殬I(yè)敏感使教授一離開飯桌，就又鉆進了實驗室里。他取來一些海帶，細(xì)細(xì)研究起來。這一研究，就是半年。半年后，池田菊苗教授發(fā)表了他的研究成果，在海帶中可提取出一和叫做谷氨酸鈉的化學(xué)物質(zhì)，如把極少量的谷氨酸鈉加到湯里去，就能使味道鮮美至極。池田在發(fā)表了上述研究成果后，他便轉(zhuǎn)向了其他的工作。當(dāng)時一位名叫鈴木三朗助的日本商人，正和他人共同研究從海帶中提取碘的生產(chǎn)方法。當(dāng)他一看到池田教授的研究成果后，靈機一動立刻改變了主意，“好哇，咱們不搞提取碘的事了，還是用海帶來提取谷氨酸鈉吧！”鈴木按響了池田家的門鈴，一位學(xué)者和一位商人就此攜起手來，池田告訴鈴木，從海帶中提取谷氨酸鈉作為商品出售不夠現(xiàn)實，因為每10公斤的海帶中只能提出0．2克的這種物質(zhì)?？墒牵诖蠖购托←湹牡鞍踪|(zhì)里也含有這種物質(zhì)，利用這些廉價的原料也許可以大量生產(chǎn)谷氨酸鈉。池田和鈴木的合作很快就結(jié)出了碩果。不久后，一種叫“味之素”的商品出現(xiàn)在東京淺草的一家店鋪里，廣告做得大大的——“家有味之素，白水變雞汁”。一時間，購買“味之素”的人差一點擠破了店鋪的大門。發(fā)展歷程：味精，學(xué)名谷氨酸鈉。其發(fā)展大致有三個階段：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(xué)池田菊苗試驗，從海帶中分離到L—谷氨酸結(jié)晶體，這個結(jié)晶體和從蛋白質(zhì)水解得到的L—谷氨酸是同樣的物質(zhì)，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(chǎn)味精，在1965年以前是用這種方法生產(chǎn)的。這個方法消耗大，成本高，勞動強度大，對設(shè)備要求高，需耐酸設(shè)備。第三階段：隨著科學(xué)的進步及生物技術(shù)的發(fā)展，使味精生產(chǎn)發(fā)生了革命性的變化。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(biāo)準(zhǔn)的谷氨酸鈉，為市場上增加了一種安全又富有營養(yǎng)的調(diào)味品，用了它以后使菜肴更加鮮美可口。我國的發(fā)展歷史：1925年，吳蘊初將自己的生產(chǎn)工藝公開，以做好向歐美行銷的準(zhǔn)備。1926～1927年吳蘊初還將“佛手牌”味精的配方、生產(chǎn)技術(shù)等，向英、美、法等化學(xué)工業(yè)發(fā)達國家申請專利，并獲批準(zhǔn)。這也是中國歷史上，中國的化學(xué)產(chǎn)品第一次在國外申請專利。1926年，佛手牌味精獲得美國費城世界博覽會金獎。1930年，1933年，吳蘊初的味精繼續(xù)在世界博覽會上連續(xù)獲得獎項，佛手牌味精打入了歐洲等海外市場。日本“味之素”在東南亞的市場也被中國產(chǎn)品取代。按照北洋政府的專利法，吳蘊初的味精專利可以享有5年的專利保護。1926年，吳蘊初宣布，放棄味精的國內(nèi)的專利，希望全國各地大量仿造生產(chǎn)。此后，國內(nèi)各地先后出現(xiàn)了十幾個味精品牌，國貨味精市場極大繁榮，日本的“味之素”除了在日本關(guān)東軍占領(lǐng)的我國東北地區(qū)外，在中國的其他地區(qū)再也難見蹤影。1925年，因有了聲勢浩大的五卅運動相助，日貨更受抵制，本來無力與味精競爭的味の素更趨頹萎，連南洋的華僑也棄日貨味の素，改用了國貨味精，進入了“天廚”。佛手牌味精不但打入了南洋各國市場，而且很快就成了該市場的緊俏商品。谷氨酸的生產(chǎn)方法一，蛋白質(zhì)水解法（極少使用）二，合成法三，發(fā)酵法(廣泛應(yīng)用)蛋白質(zhì)水解法蛋白質(zhì)是由許多a-氨基酸的分子縮合而成的，將蛋白質(zhì)水解，可得到相應(yīng)的氨基酸：OO‖‖水解······一N一CH一C一N一CH一C一N一CH一C······→︱︱︱︱︱︱ H2OHR'HR''HR''

O

H

O

O

‖︱‖

‖H一N一CH一C一OH+H一N一C一OH+H一N一CH一C一OH︱︱︱︱︱︱HR'HR''HR''蛋白質(zhì)的分子中也可能存在谷酰胺，經(jīng)水解也可得到谷氨酸。水的催化劑可以用酸（20%HCL或40%H2SO4）、堿（20%NaOH或14%Ba（OH）2）或用蛋白酶。但堿水解得到的產(chǎn)物為光學(xué)消旋體，即DL一型氨基酸，而酸水解或酶水解得到的主要為L一型氨基酸。因此，生產(chǎn)上均用酸水解，也可用酶法。蛋白質(zhì)一般來自植物性蛋白質(zhì)原料，如面筋，豆餅，玉米蛋白等。方法是借鹽酸在高溫和較長時間條件下水解，一般要150℃1.5小時或者110℃24小時才能水解完全。由水解液提取谷氨酸可采用鹽酸法和中和法兩種方法，前者是利用谷氨酸鹽酸法在濃鹽酸中溶解度極小的特性，將溶液濃縮，提高鹽酸的含量，則谷氨酸鹽酸鹽結(jié)晶析出，經(jīng)與其他氨基酸分離后再加堿中和至谷氨酸等電點pH3.2，是谷氨酸析出：COOHCOOH︱︱（CH2）2（CH2)2︱︱CHNH2CLˉ+NaOH→CHNH2+NaCL+H2O谷氨酸鹽酸鹽谷氨酸+中和法是將水解液調(diào)pH5.6~6.5，先使中性氨基胺沉淀除去后再調(diào)pH3.2，使谷氨酸沉淀析出。析出的谷氨酸結(jié)晶經(jīng)中和精制，便得到谷氨酸一鈉（味精）蛋白質(zhì)水解法制造味精的工藝流程為：面筋鹽酸水解過濾蒸發(fā)結(jié)晶壓濾酸洗谷氨酸鹽酸鹽+黑廢液中和、離心谷氨酸中和、去鐵、脫色壓濾濃縮、結(jié)晶離心干燥過篩磨粉99%味精90%、80%味精每噸99%味精需要耗用濕面筋（含蛋白質(zhì)20.4%計）12t,或耗用干面筋（以含蛋白質(zhì)74.1%）3.85t,或耗用豆粕（以含蛋白質(zhì)14.5%）20t。蛋白質(zhì)水解制作味精是最古老的一個方法。其：優(yōu)點：水解操作易于掌控缺點：原料來源少，價格高，得率低，對設(shè)備腐蝕性打，勞動繁重合成法制味精合成法是用碳化物、丙烯腈、丙烯醛、糠醛等為原料，在高溫下合成的。如：CH2=CHCN+CO+H2（可逆反應(yīng)）羰化︱Co（CO）4↓120℃，20MPa,以異戊醇為溶劑NC一CH2一CH2一CHO氰氨化↓NH3+HCNNC一CH2一CH2一CH一CN︱︱︱NH2水解︱NaOH,2MPa↓↓NaOOC一CH2一CH2一CH一COONa︱︱︱NH2↓H2SO4HOOC一CH2一CH2一CH一COOH︱︱︱NH2↓H2SO4HOOC一CH2一CH2一CH一COOH︱︱︱ NH2↓（配成濃度52%）↓DL一谷氨酸分割↓加L一谷氨酸晶種5%，30分鐘D一谷氨酸（析出30%）L一谷氨酸（得30%）中和，精制味精100~200℃DL一谷氨酸消旋分割是利用L一谷氨酸與DL一谷氨酸溶解度不同，加晶種使L一谷氨酸結(jié)晶析出。如將DL一谷氨酸配成52%濃度，加熱至50℃，加進5%的L一谷氨酸晶種，保醛50℃30分鐘，可得到30%L一谷氨酸。取出L一谷氨酸后，D一谷氨酸也析出30%（即與L一谷氨酸等量），然后將D一谷氨酸固體加熱到190~200℃，便全部變成DL一谷氨酸。在進行分割，循環(huán)處理。此外，也有用酶解法進行分割的。合成法優(yōu)點：不用糧食原料。缺點：需要高溫高壓，設(shè)備需求高，嚴(yán)密，嚴(yán)密性好，不適于一般工廠生產(chǎn)。發(fā)酵法制味精原料：淀粉質(zhì)原料（玉米、小麥、甘薯、大米等），糖蜜原料（甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜）氮源料（尿素或氨水）生產(chǎn)原理：谷氨酸是由谷氨酸棒桿菌以葡萄糖為原料生產(chǎn)的一種呈味氨基酸，其代謝機理為：葡萄糖經(jīng)糖酵解（EMP)和單磷酸己糖途徑(HMP)生成丙酮酸，一方面丙酮酸脫羧生成乙酰CoA，另一方面經(jīng)CO2固定作用生成草酰乙酸，兩者合成檸檬酸進入三羧酸循環(huán)(TCA循環(huán))，由三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物α一酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶的催化下，還原氨基化合成谷氨酸。由于谷氨酸棒桿菌為生物素缺陷型突變株，要在培養(yǎng)基中添加亞適量（濃度應(yīng)在5ug/L左右）生物素維持細(xì)胞正常生長和控制細(xì)胞膜的透性達到高產(chǎn)谷氨酸的目的?；厥盏墓劝彼幔o鮮味，將其進行中和精制得到味精。該技術(shù)改進之處：合理利用原材料，采用新工藝，新技術(shù)，提高技術(shù)水平，生產(chǎn)設(shè)備大型化，自動化，關(guān)鍵設(shè)備先進化，加強廢水治理和綜合利用，提高環(huán)境效益淀粉原料的要求：盡可能采用純淀粉含量高的，而蛋白質(zhì)、酸度和灰分等雜質(zhì)較低的工業(yè)淀粉。對于劣質(zhì)淀粉，使用前應(yīng)加以精制處理，力爭淀粉原料的相對穩(wěn)定，以保證發(fā)酵生產(chǎn)的穩(wěn)定性。一般精制淀粉雜質(zhì)含量比粗制淀粉少，精制淀粉純淀粉量通常在83~84%左右，粗制巔峰含淀粉量僅在78~80%左右。味精的生產(chǎn)全過程可以劃分為四個工藝階段：①原料的預(yù)處理及淀粉水解糖的制備液化和糖化，淀粉先要經(jīng)過液化階段，然后再與淀粉酶作用進入糖化階段。②種子擴大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵谷氨酸發(fā)酵是一個復(fù)雜的微生物成長過程，谷氨酸菌攝取原料的營養(yǎng)，并通過體內(nèi)特定的酶進行復(fù)雜的生化反應(yīng)。③谷氨酸的提取利用氨基酸的兩性性質(zhì)，谷氨酸的等電點在pH3.0處，谷氨酸在此酸堿度時溶解度最低，可經(jīng)長時間的沉淀得到谷氨酸，粗得的谷氨酸經(jīng)過干燥后封裝成袋保存。④谷氨酸制取味精及味精成品加工谷氨酸鈉溶液經(jīng)過活性炭脫色及離子交換柱去除Ca、Fe、Mg離子，即可得到高純度的谷氨酸鈉溶液。將純凈的谷氨酸鈉溶液導(dǎo)入結(jié)晶罐，進行減壓蒸發(fā)，當(dāng)波美度達到295時放入晶種，進入育晶階段，根據(jù)結(jié)晶罐內(nèi)溶液的飽和度和結(jié)晶狀況實時控制谷氨酸鈉溶液輸入量和進水量。進過十幾個小時的蒸發(fā)結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶形體達成一定要求、物料積累到80%高度時，將料液放至助晶槽，結(jié)晶成長后分離出味精，送去干燥和篩選。發(fā)酵法制造谷氨酸是國內(nèi)外使用最廣泛的一種方法。發(fā)酵法制作谷氨酸的工藝流程大致如下：淀粉水解糖或糖蜜配料發(fā)酵等電點提取離心分離母液上離子交換柱谷氨酸洗脫晶種一級種子二級種子菌種中和，脫色真空煮晶分離干燥篩分成品（味精）由此流程圖可知，制造過程基本分為淀粉水解、種子培養(yǎng)發(fā)酵提取、精制等幾個工序。由于發(fā)酵是目前主要的生產(chǎn)方法，因此著重介紹發(fā)酵法。發(fā)酵法的優(yōu)缺點：優(yōu)點：①原料來源豐富，含糖原料、碳?xì)浠锏冉?jīng)微生物發(fā)酵均可獲得需要的產(chǎn)品，不像水解法那樣，只能利用蛋白質(zhì)為原料。②得率高，成本低，按目前發(fā)酵法水平，每100Kg糖發(fā)酵轉(zhuǎn)化為谷氨酸可達45Kg左右，如用碳?xì)浠?，轉(zhuǎn)化率可高達70%以上。成本較水解法低50%以上。③有利于機械化自動化生產(chǎn)，勞動強度降低，生產(chǎn)率較高缺點：需要嚴(yán)密的生產(chǎn)管理和嚴(yán)格的生化操作，否則會由于微生物感染而造成很大的損失，此外還需要理想的生產(chǎn)菌種。工藝操作主要設(shè)備功能過篩篩選機去除固體雜質(zhì)，使原料顆粒均勻浸泡浸泡桶使原料內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散粉碎盤磨機將原料磨碎，便于液化調(diào)漿調(diào)漿桶調(diào)節(jié)淀粉乳濃度液化液化鍋在α一淀粉酶作用下，將淀粉轉(zhuǎn)化為糊精和低聚糖滅酶液化鍋升溫使酶失活配料配料桶用草酸調(diào)ph至4.5糖化糖化鍋利用糖化酶將糊精和低聚糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖原料預(yù)處理及制糖工藝過程與設(shè)備工藝操作主要設(shè)備功能配料配料桶使發(fā)酵培養(yǎng)基中營養(yǎng)物混合均勻滅菌連消塔殺滅發(fā)酵培養(yǎng)基中的雜菌維持維持罐協(xié)助殺菌冷卻噴淋冷卻器冷卻至發(fā)酵溫度接種發(fā)酵機械攪拌/通風(fēng)發(fā)酵罐完成谷氨酸發(fā)酵過程谷氨酸發(fā)酵工藝設(shè)備工藝操作主要設(shè)備功能等電點中和中和桶使谷氨酸在等電點附近結(jié)晶析出淌槽沉淀池使粗谷氨酸晶體沉淀與菌體、細(xì)谷氨酸分離離心離心式甩干機將粗谷氨酸中液體初步甩干離子交換處理離子交換柱對谷氨酸母液選擇吸附，與雜質(zhì)分離，再經(jīng)洗脫、濃縮，制取谷氨酸等電點離子換法提取谷氨酸工藝設(shè)備工藝操作主要設(shè)別功能中和中和桶谷氨酸和堿反應(yīng)生成味精除鐵中和桶用硫化鈉去除Fe3+過濾半框壓濾機分離固體沉淀雜質(zhì)脫色炭柱利用活性炭吸附作用分離中和液中的色素濃縮結(jié)晶真空煮晶鍋析出味精晶體分離三足式離心機將味精晶體和母液分開干燥振動式干燥床是味精晶體干燥過篩振動篩將不同大小的味精顆粒分開包裝封口機包裝后，塑料袋封口味精精制工藝及設(shè)備關(guān)鍵過程與關(guān)鍵技術(shù)1，菌種制備的整個過程牢固無菌概念，嚴(yán)防雜菌污染。2，流加糖消毒滅菌溫度不宜過高，切要迅速降溫至30~45℃，105℃在攪拌以防止糖液的焦化產(chǎn)生焦糖和色素，流加過程中殘?zhí)强刂屏坎灰撕龈吆龅汀?，等電點法提取谷氨酸注意A、發(fā)酵液純度高：谷氨酸/殘?zhí)潜戎蹈?，膠體少，提前除菌體好；B、發(fā)酵液處理要及時；C、加酸調(diào)pH、溫度、育晶時間、攪拌服從結(jié)晶規(guī)律，特別是觀察到晶體后，要停止攪拌2h育晶，否則產(chǎn)物無法沉淀；D、谷氨酸結(jié)晶中要控制條件，避免β型結(jié)晶析出。4，中和使用NaCO3，在pH7左右得到谷氨酸一鈉，在pH9~10得到的谷氨酸二鈉，因此中和嚴(yán)格控制反應(yīng)的pH。5，注意配料順序：硫酸鎂和磷酸氫二鉀應(yīng)分別溶解，交叉加入工藝參數(shù)溫度的控制pH的控制溶解氧的控制種齡和種量的控制泡沫的控制國內(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34~36℃前期pH控制在7.5~8.5左右發(fā)酵中、后期控制在7.0~7.2左右攪拌轉(zhuǎn)速固定不變，通風(fēng)比適宜一級種子菌齡控制在11~12h二級種子菌齡控制在7~8h消泡劑的用量，一般為發(fā)酵液的0.1%~0.2%（體積分?jǐn)?shù)）泡敵的用量為0.02%~0.03%（體積分?jǐn)?shù)）谷氨酸發(fā)酵過程中的工藝參數(shù)食用味精的七大禁忌一忌：高溫使用烹調(diào)菜肴時，如果在菜肴溫度很高的時投入味精就會發(fā)生化學(xué)變化，使味精變成焦谷氨酸鈉。這樣，非但不能起到調(diào)味作用，反而會產(chǎn)生輕微的毒素