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1、味精的生产一、味精及其生理作用1. 味精的种类按谷氨酸的含量分类： 99%、95%、90%、80%四种 按外观形状分类：结晶味精、粉末味精2. 味精的生理作用和安全性（1）参与人体代谢活动：合成氨基酸（2）作为能源（3）解氨毒 味精的毒性试验表明是安全的。二、味精的生产方法 味精的生产方法：水解法、发酵法、合成法和提取法。1、水解 原理：蛋白质原料经酸水解生成谷氨酸，利用谷氨酸盐酸盐 在盐酸中的溶解度最小的性质，将谷氨酸分离提取出来，再经 中和处理制成味精。生产上常用的蛋白质原料面筋、大豆及玉米等。水解 中和，提取 蛋白质原料 谷氨酸 味精2、发酵法 原理： 淀粉质原料水解生成葡萄糖，或直接以
2、糖蜜或醋酸为 原料，利用谷氨酸生产菌生物合成谷氨酸，然后中和、提取 制得味精。淀粉质原料一f糖液一f谷氨酸发酵一f中和一f味精3、合成法 原理：石油裂解气丙烯氧化氨化生成丙烯腈，通过羰化、 氰氨化、水解等反应生成消旋谷氨酸，再经分割制成L-谷氨酸， 然后制成味精。丙烯f氧化、氨化f丙烯睛f谷氨酸f味精4、提取法 原理：以废糖蜜为原料，先将废糖蜜中的蔗糖回收，再将废液 用碱法水解浓缩，提取谷氨酸，然后制得味精。水解、浓缩中和，提取废糖蜜f谷氨酸f味精二、 味精的生产工艺图4 -l wa+t +三、原料来源 谷氨酸发酵以糖蜜和淀粉为主要原料。糖蜜：是制糖工厂的副产物，分为甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜两大类。
3、 淀粉：来自薯类、玉米、小麦、大米等1、淀粉的预处理（1）淀粉的水解原料f 粉碎f加水f 液化f 糖化f 淀粉水解糖水A0眉1制攜过理控制冷胡水 、 tw _调镇罐（2）淀粉的液化在 - 淀粉酶的作用将淀粉水解生成糊精和低聚糖。（3）淀粉的糖化 在糖化酶（如曲霉菌糖化剂）的作用下将糊精和低聚糖水解成葡萄糖。喷射液化器出口温度控制在100-105C，层流罐温度维持在95-100 C，液化时 间约1h,然后进行高温灭酶。淀粉浆液化后，通过冷却器降温至60 C进入糖化 罐，加入糖化酶进行糖化。糖化温度控制在60 C左右，pH值4.044,糖化时 间48h.糖化结束后，将糖化罐加热至80-85 C，灭
4、酶30min.过滤得葡萄糖液。喷射液化器层流罐1 & JI E MiII匸 mi iHii-3 - 茲尸糖化罐四、谷氨酸菌种的培养1 、谷氨酸发酵菌的特征和分类 谷氨酸发酵菌分属于棒杆菌属、短杆菌属、小节菌属和节杆菌属中的细菌。棒杆菌属细胞为直或微弯的杆菌，常呈一端膨大的棒状，不运动，革兰氏染色阳性。例 如， AS.1.299， AS.1.542 等。短杆菌属 细胞为短的不分支的直杆菌，大多数不运动，革兰氏染色阳性。小节菌属 为杆状菌，形状和排列都和棒杆菌相似，有时呈球杆菌状。节杆菌属 主要特点是在培养过程中出现细胞形态由球菌变杆菌，由杆菌变球菌。一般不运 动。我国谷氨酸发酵生产中使用的菌株主
5、要有北京棒杆菌 AS.1.299 钝齿棒杆菌 AS.1.542、HU7251、672 等。2、谷氨酸菌种的扩大培养 普遍采用二级种子培养流程: 即保藏菌种f斜面种子f摇瓶种子培养f种子罐f发酵罐(1)、菌种的扩大培养斜面菌种培养：32C培养培养基成分AS.1.299AS1.542HU7251 或 B9672蛋白胨(%)1111牛肉膏(%)10.511氯化钠(%)0.50.50.50.5葡萄糖(%)0.10.1琼脂()222.72pH7.07.27.07.07.27.0(a)、一级种子的培养将培养好的培养基分装于 1000ml 三角瓶中，每瓶装 200250ml 液体培养基，瓶口用6层纱布加一层
6、绒布包扎，在O.IMPa的蒸汽压下灭菌30min。每只斜面菌 种接种3只一级种子三角瓶。接种后，32C振荡培养12h。培养好的一级种子放 在4C冰箱备用。(b) 、二级种子的培养 通常使用种子罐培养，种子罐的大小是根据发酵罐的容积配套确定的。二级种子 的数量是发酵培养液体积的1%。二级种子的培养温度为32C，时间为710h(2)、种子的质量要求(a) 、镜检菌体健壮，排列整齐，大小均匀，呈单个或八字形排列。革兰氏染色 阳性。(b) 、要求二级种子活力旺盛，对数期种子的呼吸强度(QO2)大于1000 102/mlh。(c) 、平板检查，菌落蛋黄色，中间隆起，表面湿润，有光泽边缘整齐，呈半透 明状
7、。(d) 、小摇瓶发酵试验，产酸稳定，并在高峰五、谷氨酸合成途径C2透过细胞膜丙搪-孑-磷酸1、谷氨酸发酵的控制（1）、温度的控制国内常用菌株的最适生长温度为30-34C,产生谷氨酸的最适温度为3436C。012h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3436C，谷氨酸的生成量就增加。2）、PH 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7.07.2, 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
8、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。 3）、溶解氧的控制 谷氨酸产生菌是兼性好氧菌 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lm3的发酵液中通入O.lcm3无菌空 气，用 1:0.1 表示。（4）、种龄和种量的控制 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1112h,二级种子菌龄为78h。 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
9、，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。（ 5）、泡沫的控制 生产上为了控制泡沫，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）。六、谷氨酸的提取（1）、谷氨酸发酵液的组分 正常谷氨酸发酵液的组分如下：1、L-型谷氨酸，一般以谷氨酸铵盐（C5H8O4NNH4）形式存在。2、无机盐（K+、Na+、NH+、Mg2+、Ca2+、
10、SO42-等）、残糖、色素、尿素以及 消泡用的花生油、豆油或合成消泡剂等。3、大量菌体、蛋白质等固形物质悬浮在发酵液中，湿菌体约占发酵液的 2-3。 还存在着核苷酸类物质及其降解产物和其它氨基酸。（ 2）、等电点法提取谷氨酸 酸中和 向中和罐盘管内注入冷冻盐水，将发酵液温度降至22，然后加硫酸中和， 使其 pH 值从 7.0 降至 3.2，温度从 22 降至 8.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，直到pH降为3.2,温度冷却至8,达到等电点，停止中 和及搅拌。 碱中和过滤得谷氨酸结晶，加入温水溶解，用碳酸钠将谷氨酸
11、溶液的pH值调到5.6，T=70C pH-谷氨酸二钠、谷氨酸温度-焦谷氨酸，速度二氧化碳。冷冻盐水 较快加硫酸 停止加酸搅拌 缓慢加酸发酵液发酵液发酵液晶体增长发酵液T=22CPH=5.015hPH=3.2pH=7.0T=8C酸中和4060 C碳酸钠70 C谷氨酸结晶谷氨酸溶液谷氨酸钠溶液 PH=5.6碱中和ft去粘制第电点中总工6o9J谷氮嚴钠、 井离枫二心捉取履谷氨酸tl勺叩和过程控制发酵械七、谷氨酸单钠的精制1、活性炭脱色即采用活性炭脱色。用活性炭脱色时，温度控制在50-60C, pH保持在 6.4以上，脱色时间为30min。为了加快吸附过程的进行，可适当搅拌中 和液。活性炭的用量：根据
12、活性炭脱色能力的强弱及中和液色泽的深浅等情况决 定，一般为中和液的2%3%。活性炭分为粉末状的药用炭和GH-15颗 粒活性炭两种。用粉末活性炭脱色，一种方法是在中和过程中加炭脱色后除铁，另一种方 法是将中和液先除铁，用谷氨酸回调pH6.26.4,蒸汽加热60C，使谷 氨酸全部溶解，再加入适量的活性炭脱色。经粉末活性炭脱色后，往往透 光率达不到要求，需进入GH15活性炭柱进行最后一步脱色工序。2、离子交换柱除去 Ca2+,Mg2+,Fe2+离子有离子交换树脂脱色法。离子交换树脂的脱色主要靠树脂的多孔隙表面对 色素进行吸附，即树脂的基团与色素的基团形成共价键，因而对杂质起到 吸附与交换作用。一般选
13、用弱碱性阴离子交换树脂。中和液中的杂质，有些分子量较大，在交换过程中扩散速度慢。因此，脱 色时流速要适当慢些。温度控制在40-50C条件下进行脱色较合适。3、浓缩结晶 上述溶液含有大量的水，需要经过浓缩与结晶，才能得到所需的谷氨酸钠结 晶产品在6570C条件下进行蒸发浓缩，当溶液浓度达到3030.5波美度 时，即可加入谷氨酸钠晶种进行结晶。4、中和液的浓缩和结晶（1）、中和液的浓缩 谷氨酸钠在水中的溶解度很大，要想生成大量的结晶必须除去大量的水分使 溶液达到过饱和状态而析出结晶。浓缩方法：一是降低溶液的温度，使溶质的溶解度减小，达到过饱和状态； 二是在温度不变的条件下，蒸发掉溶液中的一部分水，
14、使溶液的浓度升高，达到 过饱和状态。中和液的浓缩不宜在高温下进行，因为谷氨酸一钠在高温下容易环化，生成 焦谷氨酸钠。设备：味精生产的浓缩过程普遍采用减压浓缩工艺，主要设备有减压蒸发式 结晶罐。浓缩时的工艺条件，一般控制真空度在80kPa以上，料液的温度控制在 70C以下。浓缩时，真空度愈高，料液的沸点就越低，这样既可加快浓缩，又可 避免谷氨酸一钠的脱水环化形成焦谷氨酸钠。总之，中和液的浓缩以真空度高、 料液温度低，操作时间短较为宜。（2）、谷氨酸一钠的结晶析出 结晶操作的基本过程可分为浓缩、起晶、整晶、育晶、放罐等几个阶段。 结晶味精的晶体要求颗粒大小均匀、透明、光洁。制作结晶味精所用的中和 液要求杂质含量少，透光度在 90以上。具体操作：1、起晶 当浓缩液的浓度达到3030.5Be70C）时，投入晶种，进行起晶。 起晶时溶液微混浊，经过一定时间晶种的晶粒稍有长大，并出现细小的新晶核（称 假晶）。当料液浓度增加，晶粒长大速度反而比晶核长大速度小时，需要整晶。2、整晶 所谓整晶就是加入一定量的、与料液温度接近的温水，使晶核全部 溶解掉。加水量不宜过多，以溶掉新形成的小晶核为止，防止晶种溶化。整晶后 继续浓缩，若再次
