[所有分类]7谷氨酸制味精

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1、7 谷氨酸制味精从发酵液中提取得到的谷氨酸，仅仅 是味精生产中的半成品。谷氨酸与适量的 碱进行中和反应，生成谷氨酸一钠，其溶 液经脱色、除铁、钙、镁等离子，再经蒸 发、结晶、分离、干燥、筛选等单元操作 ，得到高纯度的晶体或粉体味精，这个生 产过程统称为精制。谷氨酸一钠不仅酸味消失，而且有 很强的鲜味（阈值为0.03%）。谷氨酸 一钠的商品名称就是味精或味素。如果 谷氨酸与过量的碱作用生成的是谷氨酸 二钠，则不具有味精的鲜味。7.1 味精的性质 味精的主要物理性质 结构式：-OOC-CH2-CH2-CHNH3+-COO-Na+H2O 分子量：187.13 结 晶：晶体的形状属斜方晶系，在显微 镜

2、下观察，其晶形为棱柱状的八面体。相对密度：1.65 熔 点：195，在120以上逐渐失去 结晶水。 比旋光度：D20=+25.16（C=10，2M HCl ）。 水溶液的pH：在3%谷氨酸一钠水溶液中的 pH为7.0。味精的主要化学性质谷氨酸一钠具有一个羧基(-COOH)， 一个羧酸钠(-COONa)，一个氨基(-NH2)， 所以呈中性。 与酸作用生成谷氨酸或谷氨酸盐酸 盐 与碱作用生成谷氨酸二钠，加酸后 又生成谷氨酸一钠。 热稳定性：在120下失去结晶水 ；在155下分子内脱水；225以上分解 。若其水溶液长时间受热，会引起失去， 生成焦谷氨酸一钠。 味精的生理作用和安全性味精是一种强碱弱酸

3、盐，在水溶液中 可以完全电离变成谷氨酸离子和钠离子。 谷氨酸是氨基酸的一种，也是构成蛋白质 的基本单位，是人体和动物的重要营养物 质。谷氨酸一钠被人体吸收后同样也电离 成谷氨酸离子和钠离子而分别参与人体的 代谢活动。所以，味精作为调味品除了能 增加食品的美味，在人体中具有特殊的生 理作用。 谷氨酸虽非人体必需氨基酸，但它 在生物体蛋白质代谢中是一种十分活跃的 物质，谷氨酸通过转氨反应把氨基酸转移 到酮酸上，合成人体代谢所需要的其它氨 基酸。 脑组织只能氧化谷氨酸，而不能氧 化其它氨基酸。谷氨酸能与蛋白质的分解 代谢中所产生的氨相结合，变成谷氨酰胺 ，当葡萄糖供应不足时谷氨酰胺能起组织 的能源作

4、用，它能通过血脑障壁，因此， 谷氨酸对改进和维持脑机能是必要的。 谷氨酸有降低血液中氨中毒的作用 。当肝脏有疾病，肝功能受损时，血液中 氨含量增高，引起严重的氮代谢紊乱，导 致肝昏迷，而谷氨酸能与氨起作用，变成 谷氨酰胺，降低血液中氨含量，从而起着 解氨毒的作用。 谷氨酸对防治脑震荡或脑神经损 伤亦有一定疗效。长期适当地服用谷氨酸 ，可提高神经有缺陷儿童的智力。近年来 ，味精已成为人们普遍使用的一种调味品 。在1987年3月在荷兰海牙召开的联合 国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂 专家联合委员会第19次会议，宣布取消 对味精的食用限量，再次确认味精是一 种安全可靠的食品添加剂。这次权威机 构的

5、会议结束了多年来对味精安全性的 争论。7.2 谷氨酸制味精的工艺流程谷氨酸 水 纯碱（或液碱） 谷氨酸中和 脱色除铁浓缩结晶分离 味精母液 湿味精 次品味精 精制食盐 干燥 混盐 粉碎 筛选 包装 包装 包装 含盐味精 粉末味精 晶体味精7.3 谷氨酸的中和、除铁7.3.1 谷氨酸的中和谷氨酸是具有二个羧基的酸性氨基酸 ，与碳酸钠或氢氧化钠均能发生中和反应 生成钠盐。当中和的pH在谷氨酸的第二等 电点pI2=(pK2+pK3)/2=(4.25+9.67)=6.96 时，谷氨酸一钠离子在溶液中约占总离子 浓度的99.59%，而谷氨酸一钠具有强烈的 鲜味。当谷氨酸中和液的pH超过7以后，随 着pH

6、的升高，溶液中谷氨酸二价负离子 逐渐增多，也就是说中和液pH越高，生 成的谷氨酸二钠越多。谷氨酸二钠是没 有鲜味的，因此在生产过程中防止生成 谷氨酸二钠是中和的关键。谷氨酸二钠也易溶于水，在水溶液中 也电离成谷氨酸二价阴离子和钠离子。由 于谷氨酸的电离过程是可逆的，中和液的 pH用酸重新调整到中性时，谷氨酸二价阴 离子就转变成谷氨酸兼性离子，因而谷氨 酸二钠就重新变成谷氨酸一钠。目前生产厂家多数采用纯碱(Na2CO3) ，而少数厂家用液碱(NaOH)中和，主要 是因为液碱中氯化钠及其它杂质高于纯碱 ，影响产品质量和收率。近年来，随着膜技术的发展和应用， 液碱的生产由原来的隔膜法、苛化法发展 为

7、离子膜法，使液碱质量有了较大提高， 特别是采用离子膜法生产的液碱中氯化钠 含量已低于纯碱。因此，离子膜法所制得 的液碱已开始用于谷氨酸中和。采用离子膜法生产的液碱应用于谷 氨酸中和，其优点是使用方便，中和速 率快，不产生CO2泡沫，设备利用率高。 谷氨酸以液碱中和是弱酸强碱的放热反 应，可减少蒸汽用量。缺点是反应剧烈 ，若加碱太快，局部过热和pH过高反而 影响精制过程物料的质量和收率。谷氨酸与碱反应生成谷氨酸一钠盐， 其换算因数为169.13/147.13=1.115；如 以含有一个结晶水的谷氨酸一钠（味精） 计算，其换算因数为 187.13/147.13=1.272。中和100kg谷氨 酸，

8、理论上需要纯碱36.1kg 或氢氧化钠 27.2kg。7.3.2 中和液的除铁、除锌 味精中含铁、锌离子的来源味精中含铁、锌离子过量，不符合 食品规定标准。味精含铁量高时，会使 味精呈黄色，影响成品色泽。因此味精 成品必须控制铁、锌离子的含量，99% 的味精含铁在5ppm以下；80%的味精 含铁在10ppm以下，含锌在5ppm以下 。由于生产原材料不纯而夹带铁离子， 特别是设备的腐蚀而游离出较多的铁离子 。锌离子则主要是提取工艺采用锌盐法而 带入谷氨酸中，一般含锌离子1500ppm左 右，若谷氨酸不经水洗，则含锌离子可高 达3000ppm以上。因此，在味精精制过程 中必须加以除去。 中和液中铁

9、的存在形式中和液中的铁离子可能是二价离子， 也可能是三价离子。但三价离子占多数。 二价铁离子在酸性溶液中较稳定，在碱性 溶液中会转变为三价离子。在中和液中铁 离子与谷氨酸离子形成络合物。除铁离子能与谷氨酸形成络合物以外 ，还有锌、锰等二价离子也能与谷氨酸形 成络合物。 除铁的方法目前国内除铁、锌离子的方法主要有 硫化钠和树脂法二种。 硫化钠除铁、锌 硫化钠除铁、锌的原理 NaS+Fe2+FeS+2Na+ Zn2+Na2CO3ZnCO3+2Na+ Zn2+NaSZnS+2Na+ 利用硫化钠使溶液中存在的少量铁离 子变成硫化亚铁沉淀。在中性或碱性溶液 中，硫化亚铁是一种难溶的盐，其溶解度 极小，几

10、乎不溶于水，可以完全沉淀。但 在酸性溶液中溶解度变大，并能溶于稀盐 酸溶液中形成硫化氢，所以生产上要求溶 液偏碱性条件下除铁效果好。同理，锌离子在中性条件下(pH67) ，与碳酸钠或硫化钠反应生成难溶解锌盐 ，沉淀而被除去。实践证明，谷氨酸成品中的铁离子以 有机物形式存在。所以在中和铁过程中所 用的硫化钠量超过测定所得的游离态亚铁 离子量要近十倍才能除尽。 硫化钠除铁的工艺要求待中和液温度降至50以下，复测中 和液pH在6.4左右，加入1518波美度（ 硫化钠含量为1012%）的硫化钠，除尽 铁离子。加入硫化钠后，搅拌片刻，让其自然 沉淀8h以上。将上清液用真空抽入脱色桶 脱色桶，进行下道工序

11、脱色。 注意事项硫化钠质量要求 硫化钠含硫化钠在 63%以上，不溶物少于1%，水溶解后颜 色为微黄色澄清。加硫化钠要适量 硫化钠用量不宜太 多或太少，否则将出现不沉淀。一般要稍 过量即可。加硫化钠的温度要严格控制在50以 下。因为中和液若在偏酸性在高温下，加 入硫化钠则会产生硫化氢气体逸出。 树脂除铁用于谷氨酸中和液除铁的树脂有通用 1号，122弱酸性阳离子树脂。以通用1号 树脂除铁效果较好，特别是提取采用等电 点工艺，制得的谷氨酸含铁离子低，基本 不含锌离子。采用此法除铁，不但解决了 硫化钠除铁所引起的环境污染问题，改善 了操作条件，而且提高味精质量，是一种 较为理想的除铁方法。目前国内已逐

12、步采 用。 树脂除铁的基本原理鉴于铁以络合物的形式存在于谷氨酸 钠溶液中，利用带有酚氧基团的树脂，使 络合铁与树脂螯合成新的更稳定的络合物 ，以达到除铁的目的。 通用1号树脂除铁吸附条件树脂的离子形式对吸附的影响 用 处理好的通用1号树脂，分别转为H型和 钠型，在其它上柱条件相同的情况下， 进行上柱。试验表明，将树脂转为钠型 吸附，其效果要比氢型为好。 中和液的铁含量对吸附的影响 用转 为钠型的树脂，在其它条件相同的情况 下，对不同的铁含量进行上柱。试验结 果表明，中和液的铁含量越高，树脂的 吸附容量越大，但从符合工艺要求的角 度上看，其上柱倍数就低。树脂为钠型上柱，其它上柱条件相 同的情况下

13、，树脂层高度对吸附效果并 无明显的影响。 吸附流量流量对吸附的影响 由于中 和液是强大的缓冲剂，因此将树脂转变为 钠型上柱时（增强其碱性）当中和液流过 一定量后，在一定时间内便会影响到部分 未来得及与铁螯合的酚钠基团，使这转为 比酚钠更稳定的酚羟基因。从而改变了螯 合剂的酸碱性，相对地影响了树脂的吸附 能力。 树脂洗脱剂浓度及树脂的再生洗脱剂浓度的选择 选用盐酸作为 洗脱剂。洗脱剂浓度以1.52%为宜， 而洗脱流量以稍慢些为好。树脂的再生 由于树脂以钠型吸附 为好，因此用浓度为23%的氢氧化钠 溶液作再生剂时，不但可将树脂转为钠 型，而且还起到解吸色素的作用。 树脂除铁与硫化钠除铁比较，具有如

14、下 优点：a. 没有硫化钠除铁时所产生硫化氢臭 味，避免造成环境污染，对人体无害。b. 除铁完全，对树脂除铁后味精成品 基本上没有铁离子，且母液中含铁量也很 低。c. 产品没有由于硫化钠残留而造成产 品色泽等质量问题，符合食品卫生要求。 7.4 谷氨酸中和液的脱色 色素的来源一般谷氨酸中和液都具有深浅不同 的黄褐色色素，如果不进行脱色处理， 色素带入味精成品中影响味精的色泽和 纯度。中和液透光度的高低，常常是用 来衡量其中杂质多少的指标之一，中和 液透光率高，相对地说明其中杂质的含 量较少。色素产生的原因有以上几个方面： 生产过程中各种成分的化学变化产 生有色物质，淀粉水解过程中时间长、温 度

15、高，使葡萄糖聚合产生焦糖。铁制的设 备接触酸碱产生电化作用，其结果使设备 腐蚀，游离出许多铁离子，除产生红棕色 外，还与水解糖内单宁结合，生成紫黑单 宁铁。另外，葡萄糖与氨基酸在受热情况 下也会结合产生黑色素等，使谷氨酸夹带 大量的色素。 生产过程中由于操作不当，使中和 液色素加深，试验结果表明，在中和液除 铁过程中，若硫化碱用量不当（过量或不 足），会导致中和液色素增加。 脱色原理和工艺条件中和液的脱色方法有活性炭脱色法和 树脂脱色法。常用的活性炭有粉末活性炭 和K-15颗粒活性炭，脱色的树脂常用弱酸 性阳离子交换树脂122或通用1号，也可使 用弱酸性阴离子交换树脂701或705。由于 树脂脱色能力较活性炭差，不能单独使用 。所以生产中均以活性炭脱色为主。 活性炭脱色吸附原理粉末活性炭具有很大的表面积（每克 活性炭的总表面积可达500100