发酵法生产味精的生产工艺

1、发酵法生产味精的生产工发酵法生产味精的生产工艺艺 一、产品的认识一、产品的认识1.分子结构分子结构 L-谷氨酸单钠的一水化合物，俗称味精谷氨酸单钠的一水化合物，俗称味精2 2 产品性质产品性质 物理物理性质性质： 白色柱状或粉末状结晶 纯晶的分子量为147.13 密度 1.538g/ml 化学性质：化学性质： 高温下，易变为焦谷氨酸钠 碱性或强酸性溶液中，沉淀或难于溶解解作为脑组织的能源降低血液中氨中毒作为脑组织的能源降低血液中氨中毒3 3 产品的功能：产品的功能：具有提鲜、滋补、开胃、助消化的能力以及治疗慢性肝炎、 肝昏迷、神经衰弱、癫痫病、胃酸缺乏等病的作用 4 4 产品的用途：产品的用途

2、：作为日常生活中的食品调味剂，食品生产中的添加剂，治疗一些疾病中的辅助药剂5 5 产品的标准：产品的标准：见下表见下表二、追根求源二、追根求源(1)(1)产品的诞生及发展：产品的诞生及发展：第一阶段：第一阶段：1866年德国人年德国人HRitthasen(里德里德豪森豪森)博士从面筋中分离到氨基酸，他们称谷氨酸，根据原料定名为麸博士从面筋中分离到氨基酸，他们称谷氨酸，根据原料定名为麸酸或谷氨酸（因为面筋是从小麦里提取出来的）。酸或谷氨酸（因为面筋是从小麦里提取出来的）。1908年日本东京大年日本东京大学池田菊苗试验，从海带中分离到学池田菊苗试验，从海带中分离到L谷氨酸结晶体，这个结晶体和从谷氨

3、酸结晶体，这个结晶体和从蛋白质水解得到的蛋白质水解得到的L谷氨酸是同样的物质，而且都是有鲜味的。谷氨酸是同样的物质，而且都是有鲜味的。 第二阶段：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，在以面筋或大豆粕为原料通过用酸水解的方法生产味精，在1965年以前是用这种方法生产的。这个方法消耗大，成本高，劳动强年以前是用这种方法生产的。这个方法消耗大，成本高，劳动强度大，对设备要求高，需耐酸设备。度大，对设备要求高，需耐酸设备。 第三阶段：第三阶段：随着科学的进步及生物技术的发展，使味精生产发生了革随着科学的进步及生物技术的发展，使味精生产发生了革命性的变化。自命性的变化。自1965年

4、以后我国味精厂都采用以粮食为原料（玉米淀年以后我国味精厂都采用以粮食为原料（玉米淀粉、大米、小麦淀粉、甘薯淀粉）通过微生物发酵、提取、精制而得粉、大米、小麦淀粉、甘薯淀粉）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，为市场上增加了一种安全又富有营养的到符合国家标准的谷氨酸钠，为市场上增加了一种安全又富有营养的调味品，用了它以后使菜肴更加鲜美可口。调味品，用了它以后使菜肴更加鲜美可口。三、生产技术三、生产技术-生化法生产味精技术生化法生产味精技术1、原料及要求、原料及要求2、生产原理、生产原理3、工艺流程、工艺流程4、工艺流程说明及主要参数、工艺流程说明及主要参数5、主要生产设备、主

5、要生产设备6、生产的关键过程与关键技术、生产的关键过程与关键技术7、该技术的优、缺点、该技术的优、缺点8、该技术的改进之处、该技术的改进之处1 1、原料及要求、原料及要求 1 1 原料及要求原料及要求谷氨酸发酵以淀粉为主要原料。谷氨酸发酵以淀粉为主要原料。 淀粉：来自大米等大米进行浸泡磨浆，再调成大米进行浸泡磨浆，再调成15Bx，调，调pH6.0，加细菌，加细菌a-淀粉酶进行液化，淀粉酶进行液化，85 30min，加糖化酶，加糖化酶60 糖化糖化24h，过滤后可供配制培养基。，过滤后可供配制培养基。以及氮源料：尿素或氨水以及氮源料：尿素或氨水 列表说明列表说明原料要求及补充原料要求及补充a.大

6、米大米b.盐酸盐酸c.纯碱纯碱d.尿素尿素2 2、生产原理、生产原理 过程：过程： 1.大米经过浸泡研磨生成米浆，大米经过浸泡研磨生成米浆，米浆经过液化糖化和酶制剂的催化生米浆经过液化糖化和酶制剂的催化生成糖浆，糖浆经过压滤生成葡萄糖液。成糖浆，糖浆经过压滤生成葡萄糖液。2.葡萄糖在谷氨酸棒状杆菌中经过一葡萄糖在谷氨酸棒状杆菌中经过一系列的生物转化，在系列的生物转化，在 酮戊二酸与酮戊二酸与铵根离子在还原酶的作用下，转化成铵根离子在还原酶的作用下，转化成谷氨酸再透过细胞膜生成谷氨酸谷氨酸再透过细胞膜生成谷氨酸 3 3、工艺流程图、工艺流程图4 4、工艺流程说明及主要工艺参数、工艺流程说明及主要

7、工艺参数1.1.大米为原料生产味精工艺概述大米为原料生产味精工艺概述大米为原料生产味精全过程可划分为四个工艺阶段大米为原料生产味精全过程可划分为四个工艺阶段:(1):(1)原料的预处理及原料的预处理及淀粉水解糖的制备；淀粉水解糖的制备；(2)(2)菌种的活化及种子液的制备；菌种的活化及种子液的制备；(3)(3)发酵；发酵；(4)(4)谷氨谷氨酸制取味精及成品酸制取味精及成品加工。加工。 2.2.原料预处理及淀粉水解糖制备原料预处理及淀粉水解糖制备 2.1 2.1 原料的预处理原料的预处理 此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构，以便提高原料的利用率，此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构，以便提高

8、原料的利用率，同时去除固体杂质，防止机器磨损。同时去除固体杂质，防止机器磨损。2.2 淀粉水解糖的制备淀粉水解糖的制备双酶法制糖工艺，首先淀粉先要经过液化阶段，然后在与双酶法制糖工艺，首先淀粉先要经过液化阶段，然后在与淀粉酶作用进入糖化阶段。淀粉酶作用进入糖化阶段。首先利用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于原来的玉米，所以经过液化的混合液可直接加入糖化酶进入糖化粉中蛋白质的含量低于原来的玉米，所以经过液化的混合液可直接加入糖化酶进入糖化阶段。一定温度下液化后的糊精及低聚糖在

9、糖化罐内进一步水解为葡萄糖。淀粉浆液化阶段。一定温度下液化后的糊精及低聚糖在糖化罐内进一步水解为葡萄糖。淀粉浆液化后，通过冷却器降温至后，通过冷却器降温至60进入糖化罐，加入糖化酶进行糖化。糖化温度控制在进入糖化罐，加入糖化酶进行糖化。糖化温度控制在60左右，左右，p值值4.5，糖化时间，糖化时间1832h。糖化结束后，将糖化罐加热至。糖化结束后，将糖化罐加热至8085，灭酶，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过滤后连续消毒后进入发酵罐 3.菌种的活

10、化及种子液的制备菌种的活化及种子液的制备从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。 3.1菌种选择菌种选择 玉米为原料发酵生产味精常用菌株有玉米为原料发酵生产味精常用菌株有谷氨酸棒杆菌谷氨酸棒杆菌 黄色短杆菌黄色短杆菌 乳糖发酵短杆菌乳糖发酵短杆菌 嗜氨小杆菌嗜氨小杆菌 硫殖短杆菌硫殖短杆菌 北京棒杆菌北京棒杆菌AS1.299 北京棒杆菌北京棒杆菌7338 北京北京棒杆菌棒杆菌D110 棒杆菌棒杆菌S-944 钝齿棒杆

11、菌钝齿棒杆菌AS1.542 钝齿棒杆菌钝齿棒杆菌HU7251 （本工艺选用谷氨酸棒状杆菌）（本工艺选用谷氨酸棒状杆菌） 3.2菌种的活化菌种的活化 把保藏在斜面上的菌体移接到活化斜面（培养基中添加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，葡萄糖）上，在在3032下恒温培养下恒温培养1824h，取出后存放于，取出后存放于4冰箱内，随时取用。冰箱内，随时取用。3.3 一级种子培养一级种子培养 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的生长

12、繁殖。为了避免培养过程中因产生有机酸引起培养基ph下降而造下降而造成菌体老化，所以培养基的含糖量要低，一般在成菌体老化，所以培养基的含糖量要低，一般在2.5%左右。左右。 3.4二级种子培养二级种子培养 通过一级种子扩大培养后，种量仍不能满足发酵用的需要，因此需要进通过一级种子扩大培养后，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。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

13、之后，一般来说，种量能够满足需求，但是有些要求高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种量还可以采用三级种子培养4、 谷氨酸发酵谷氨酸发酵从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩谷氨酸发酵开始前，首先必须从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩谷氨酸发酵开始前，首先必须配制发酵培养基，并对其作高温短时灭菌处理。大多采用机械搅拌通风通用配制发酵培养基，并对其作高温短时灭菌处理。大多采用机械搅拌通风通用式发酵罐，罐体大小在式发酵罐，罐体大小在50m3到到200m3之间。对于发酵过程采用人工控制，检之间。对于发酵过程采用人工控制，检测仪表不能及时反

14、映罐内参数变化，因而发酵进程表现出波动性，产酸率不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，产酸率不稳定由于谷氨酸发酵为通风发酵过程，需供给无菌空气，所以发酵车间还有稳定由于谷氨酸发酵为通风发酵过程，需供给无菌空气，所以发酵车间还有一套空气过滤除菌及供给系统。首先由一套空气过滤除菌及供给系统。首先由高空采气塔高空采气塔采集高空洁净空气，经空采集高空洁净空气，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焦炭、瓷环填充的主过滤器和纤维分过滤器除菌后菌后

15、，送至发酵罐使用。，送至发酵罐使用。4.14.1发酵培养基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，其量比种子培的物质来源，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。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：通常可以采用以下配比（百分比）进行发酵：菌种采用菌种

16、采用 谷氨酸棒状杆菌谷氨酸棒状杆菌 水解糖：水解糖： 1214 氯化钾：（氯化钾：（KCL）0.05 尿 素 ：尿 素 ： 0 . 5 0 . 8 M g S O4 ： 0 . 0 6 玉 米玉 米 : 0 . 6 m l p H : 7 . 0 Na2HPO4 :0.174.2谷氨酸发酵参数与控制谷氨酸发酵参数与控制 过滤的滤液冷却到过滤的滤液冷却到32，进入发酵罐发酵，用冷却水调温，每隔，进入发酵罐发酵，用冷却水调温，每隔12小时升小时升温温12，当发酵时间接近，当发酵时间接近34h时，温度升至时，温度升至37。加水使糖化液浓度为。加水使糖化液浓度为14%，发酵时间为，发酵时间为34h，发

17、酵菌种的产酸量与葡萄糖量之比为，发酵菌种的产酸量与葡萄糖量之比为50。具体来。具体来说有说有温度，温度，pH，氧溶量，菌种种龄、种量，泡沫的控制。，氧溶量，菌种种龄、种量，泡沫的控制。 4.2.1温度的控制温度的控制 国内常用菌株的最适生长温度为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产生谷氨酸的最适温度为3436。012h的发酵前期，主要是长菌阶段；发酵的发酵前期，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；后，菌体进入平衡期，增殖速度变得缓慢；温度提高到温度提高到3436，谷氨酸的生成量就增加。，谷氨酸的生成量就增加。4.2.2 pH的控制的控制

18、 一般发酵前期一般发酵前期pH控制在控制在7.5-8.5左右，发酵中、后期左右，发酵中、后期pH控制在控制在7.07.2，调低，调低pH的目的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，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，使代谢产物进入发酵液，使N源不足和发酵液源不足和发酵液pH下降，需再次流加尿素下降，需再次流加尿素 。 4.2.3溶解氧的控制溶

19、解氧的控制 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。在实际生产中，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。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（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）：每分钟向1m3的发酵液中通入的发酵液中通入0.1cm3无菌空气，用无菌空气，用1:0.1表示。表示。 4.2.4种龄和种量的控制种龄和种量的控制 微生物的生长大致可分为适应期、对数期、稳定期、衰老期。微生物的生长大致可分为适应期、对数期、稳定期、衰老期。种龄种龄：一级种子菌龄控制在一级种子菌龄控

20、制在1112h，二级种子菌龄为，二级种子菌龄为78h。 种量种量：指接：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，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，容易染菌延长，容易染菌。 4.2.5泡沫的控

21、制泡沫的控制 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、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，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，一般为发酵液的一般为发酵液的0.1%0.2%(体积分数体积分数)，泡敌的用量为，泡敌的用量为0.02%0.03%(体积分数体积分数)。5.5.谷氨酸提取与谷氨酸钠生产工艺谷氨酸提取与谷氨酸钠生产工艺谷氨酸的提取与分离谷氨酸的提取与

22、分离等电点法提取工艺等电点法提取工艺操作简单，收率操作简单，收率60%。周期长，占地面积大。周期长，占地面积大。 具体来说包括三个步骤，酸中和、碱中和、等电点分离。其中酸中和、碱中和过程就是具体来说包括三个步骤，酸中和、碱中和、等电点分离。其中酸中和、碱中和过程就是向中和罐盘管内注入冷冻盐水，将发酵液温度调到向中和罐盘管内注入冷冻盐水，将发酵液温度调到2222，然后加硫酸中和，使其，然后加硫酸中和，使其pHpH值从值从7.07.0降至降至3.23.2，温度从，温度从2222降至降至88。该过程要先以较快的速率加酸，将。该过程要先以较快的速率加酸，将pHpH先调整至先调整至5.05.0，停，停止加酸与搅拌止加酸与搅拌2h2h，保证晶体增长，然后继续缓慢加酸调整，直到，保证晶体增长，然后继续缓慢加酸调整，直到pHpH降为降为3.23.2，温度冷却，温度冷却至至8 8，达到等电点，停止中和及搅拌。过滤得谷氨酸结晶，加入温水溶解，用碳酸钠将，达到等电点，停止中和及搅拌。过滤得谷氨酸结晶，加入温水溶解，用碳酸钠将谷氨酸溶液的谷氨酸溶液的pHpH值调到值调到5.65.6，T=70T=70。等达到等电点后，发酵液进入等电点中和罐，进。等达到等电点后，发酵液进