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1、味精的发酵工艺 味精是调味料的一种 主要成分为谷氨酸钠 味精的主要作用是增加食品的鲜味 在中国菜里用的最多 也可用于汤和调味汁 一 简介 第一阶段 从面筋中分离到氨基酸与从海带中分离到L 谷氨酸结晶体是同样的物质 而且都是有鲜味的 第二阶段 以面筋或大豆粕为原料通过用酸水解的方法生产味精 第三阶段 随着科学的进步及生物技术的发展我国味精厂都采用以粮食为原料通过微生物发酵 提取 精制而得到符合国家标准的谷氨酸钠 二 味精的发展史 三 谷氨酸生物合成途径 糖经过酵解途径 EMP 和单磷酸己糖途径 HMP 生成丙酮酸 一方面丙酮酸氧化脱羧生成乙酰CoA 另一方面经CO2固定作用生成草酰乙酸 两者合成
2、柠檬酸进入三羧酸循环 TCA 三羧酸循环的中间产物 酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化下 还原氨基化合成谷氨酸 中间产物 可划分为四个工艺阶段 1 原料的预处理及淀粉水解糖的制备 2 菌种的活化及种子液的制备 3 发酵 4 谷氨酸制取味精及味精成品加工 因此 味精生产厂一般都设置糖化车间 发酵车间 提取车间 精制车间为主要生产车间 四 味精的生产过程 一 原料的预处理及淀粉水解糖的制备 以玉米为原料 目的 在于初步破坏原料结构 以便提高原料的利用率 同时去除固体杂质 防止机器磨损 1 原料的预处理 常用的筛选机 振动筛和转筒筛 其中振动筛结构简单 使用方便 用于原料粉碎的设备除盘磨机外 还有锤式粉碎
3、机和辊式粉碎机 2 淀粉水解糖的制备 首先利用 淀粉酶将淀粉浆液化 降低淀粉粘度并将其水解成糊精和低聚糖 因为淀粉中蛋白质的含量低 所以经过液化的混合液可直接加入糖化酶进入糖化阶段 液化过程中除了加淀粉酶还要加氯化钙 整个液化时间约30min 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 温度控制在60 左右 pH值4 5 糖化时间18 32h 结束后 将糖化罐加热至80 85 灭酶30min 过滤得葡萄糖液 经过压滤机后进行油水分离 一冷分离 二冷分离 再经过滤后连续消毒后进入发酵罐 2 淀粉水解糖的制备 二 种子扩大培养及谷氨酸发酵 谷氨酸棒杆菌 黄色短杆菌 乳糖发酵
4、短杆菌 嗜氨小杆菌 硫殖短杆菌等 北京棒杆菌AS1 299 北京棒杆菌7338 北京棒杆菌D110 棒杆菌S 944 钝齿棒杆菌AS1 542 钝齿棒杆菌HU7251 钝齿棒杆菌9 常用的生产菌株 1 菌种的选择 本工艺选用谷氨酸棒杆菌 把保藏在斜面上的菌体移接到活化斜面 培养基中添加0 1 葡萄糖 上 在30 32 下恒温培养18 24h 取出后存放于4 冰箱内 随时取用 2 菌种的活化 为了获得大量健壮的细胞 一级种子培养基应该营养丰富 有利于菌体的生长繁殖 为了避免培养过程中因产生有机酸引起培养基Ph下降而造成菌体老化 所以培养基的含糖量要低 一般在2 5 左右 3 一级种子培养 通过一
5、级种子扩大培养后 种量仍不能满足发酵用的需要 因此需要进一步扩大培养 二级培养基方面组成应与发酵培养基原料组成一致 只是配比上可有差异 这样就保证了二级种子接到发酵罐后能很快适应环境 经过二级种子培养之后 一般来说 种量能够满足需求 但是有些要求高种量还可以采用三级种子培养 4 二级种子培养 三 发酵 灭菌设备 用于灭菌的工艺除采用连消塔 维持罐一喷淋冷却系统外 还可采用喷射加热器 维持管 真空冷却系统或薄板换热器灭菌系统 但由于糖液粘度较大 流动性差 容易将维持管堵塞 同时真空冷却器及薄板加热器的加工制造成本较高 因而应用较少 发酵设备 国内味精厂大多采用机械搅拌通风通用式发酵罐 罐体大小在
6、50m3到200m3之间 对于发酵过程采用人工控制 检测仪表不能及时反映罐内参数变化 因而发酵进程表现出波动性 产酸率不稳定 空气过滤除菌供给系统 首先由高空采气塔采集高空洁净空气 经空气压缩机压缩后导入冷凝器 油水分离器两级处理 再送入贮气罐 进而经焦炭 瓷环填充的主过滤器和纤维分过滤器除菌后 送至发酵罐使用 在北方地区由于空气湿度小 温度低 还可采用空气压缩 冷却过滤流程 省去一级冷却设备 灭菌 开始发酵前 先进行空罐灭菌 将设备以及各个管道中的杂菌除尽 将制备好的葡萄糖液 采用连续灭菌 将培养基注入发酵罐中 发酵培养基 发酵培养基不仅提供菌体生长繁殖所需要的营养和能量 而且是形成谷氨酸的
7、物质来源 因此 要求发酵培养基含有足够的碳源和氮源 其量比种子培养基中含量要高出很多 发酵培养基的组成和配比 因菌种 设备 工艺条件和原料来源不同而异 通常可以采用以下配比 百分比 进行发酵 水解糖12 14 KCL0 05 尿素0 5 0 8 MgSO40 06 玉米0 6ml Ph7 0 Na2HPO40 17 过滤的滤液 葡萄糖液 冷却到32 进入发酵罐发酵 用冷却水调温 每隔12小时升温1 2 当发酵时间接近34h时 温度升至37 加水使糖化液浓度为14 发酵时间为34h 发酵菌种的产酸量与葡萄糖量之比为50 具体来说有温度 PH 氧溶量 菌种种龄 种量 泡沫的控制 谷氨酸发酵参数与控
8、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 温度的控制 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 2 pH的控制 谷氨酸产生菌是兼性好氧菌 故控制适当的氧溶量十分重要
9、 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 3 溶解氧的控制 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 4 种龄和种量的控制 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 生产上为了控制泡
10、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 5 泡沫的控制 谷氨酸的提取 发酵液进入等电点中和罐 进入罐前使温度降为22 谷氨酸的等电点为pH3 2 加硫酸调节pH值 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 直至pH降为3 2 温度冷却至8 使之达到等电点 停止中和及搅拌 谷氨酸沉淀后用离心泵送到离心分离机进行分离 得到谷氨酸的
11、凝称物 谷氨酸提取工序 然后进入二次中和罐加水加纯碱中和成谷氨酸钠 加水溶解温度为40 60 碳酸钠调pH5 6 中和温度控制在70 以内 得到谷氨酸钠的溶液再进入精制工序 这一工序中包括流体输送 传热 离心分离等 谷氨酸钠的制备 谷氨酸制取味精及味精成品加工 提取工序后得到的谷氨酸钠盐溶液进入活性炭脱色器脱色 分离 再进入离子交换柱除去Ca2 Fe2 Mg2 等金属离子 脱色液进入结晶罐进行浓缩结晶 当波美度达到29 5时加入晶种 蒸发结晶到80 时放入助晶槽 谷氨酸钠精制工序 结晶槽内真空度为0 075 0 085Mpa 温度为70 最终浓缩液浓度波美度为33 36 结晶时间10 14h 晶体经过板框过滤机分离 得到湿晶体 这一工序中包括流体输送 非均相物系得分离 蒸发等 谷氨酸钠精制工序 湿晶体经过流化床干燥器干燥 细小粉尘经旋风分离回收 得到的大小不一的晶体进行筛分分级 小颗粒克做为晶种添加 大颗粒进行分装 得成品 这一工序中包括流体输送 板框过滤 旋风分离等 干燥工序 第三组 蔡静 组长 郝帅姜丝雨王修孟侯静凡曹笑楠祝华建杜习倩闫可韩雪
