味精生产工艺
郭小周
内容摘要：味精生产全过程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)种子扩大培养及谷氨酸发酵；(3)谷氨酸的提取及谷氨酸单钠的制备；(4)味精精制。
与这四个工艺阶段相对应，在味精生产厂设置糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，设置锅炉房，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位。为保障全厂生产用水，还需设置水泵房，所供的水经消毒、过滤系统处理，通过供水管路输送到各个生产需求部位。
关键字：预处理 水解 发酵 精制
Abstract:
monosodium glutamate production process can be divided into four
processstages: (1) pretreatment of raw materials and the preparation of starch hydrolysis sugar;(2) seeds to expand cultivation and glutamic acid fermentation; (3) glutamic acidextraction andglutamate single preparation of sodium; (4) MSG refined.
Corresponding to the four process stages saccharification workshop, set in the MSGplant fermentation workshop, extraction workshop and refining plant as the mainproduction plant. In addition, the steam requirements for the protection of the production process, set the boiler room, boiler combustion to produce steam, and gas pipelinetransportation to the various production needs parts. For the protection of the water of the entire factory production, the need to set the pump house, water for sterile filtration system processing, transportation and water supply pipes to the various productionneeds parts Kerword： Pretreatment Hydrolysis Fermentation
1.味精生产工艺流程图
摇瓶扩大培养 水解 过滤 淀粉水解糖 过滤除菌 配料 冷却 除铁 过滤 脱色 浓缩结晶 菌种 斜面培养 原料 预处理 空气 空气压缩机 种子罐扩大培养
细谷氨酸 气液分离 发酵 离心 等电点调节 小结晶 干燥 大结晶 干燥 沉淀 离心 拌盐粉碎 过滤 粗谷氨酸 母液 粉状味精 成品味精 溶解 中和制味精
图3-1 味精生产总工艺流程图
Fig. 3-1. The flow diagram of Monosodium glutamate production process
1 味精生产工艺
1.1原料预处理及淀粉水解糖制备 1.1.1原料预处理
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，同时去除固体杂质，防止机器磨损。
用于除杂的设备为筛选机，常用振动筛，结构简单，使用方便；用于原料粉碎的设备有盘磨机、锤式粉碎机和辊式粉碎机，这里选择辊式粉碎机，实现物料的中碎和细碎。
本次设计原料为淀粉，将原料粉碎到0.6-1.5mm的颗粒后才能进行糖化发酵，目的是为了增加原料接触面积。 1.1.2淀粉水解糖制备
由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉作为碳源，因而必须将淀粉水解为葡萄糖，才能供发酵使用。淀粉水解为葡萄糖先要进入液化阶段，然后再与糖化酶作用进入糖化阶段。
液化阶段：首先利用 α-淀粉酶将淀粉浆液化，降低淀粉黏度并将其水解成糊精和低聚糖。液化使用喷射液化器，工作蒸汽压0.4Mpa，温度维持在90℃，液化时间60min，碘色反应呈棕色即可。然后130-140℃灭酶5-10min。经板式换热器冷却到70℃以下，进入糖化罐。从换热器出来的热水供配料和洗滤渣用。
糖化阶段：一定温度下液化后的糊精及低聚糖在糖化罐内将进一步水解为葡萄糖。糖化过程需要加入糖化酶，糖化温度控制在60℃左右，pH值4.0-4.4，糖化时间32h。糖化结束后，将糖化罐加热至80-85℃ ，灭酶30min。过滤得葡萄糖液，经过换热器、维持罐进行连续消毒后作为培养液进入发酵罐。 1.2 种子扩大培养及谷氨酸发酵 1.2.1种子扩大培养
在生物化工中菌种的优良与否直接影响到发酵产物的质量和产量，所以有专门的菌种培养和保藏设备，在微生物学上利用自然选育来防止菌种退化。
种子扩大培养是为了保证谷氨酸发酵过程所需的大量种子，发酵车间内设置有种子站，完成生产菌种的扩大培养任务。在生产之前，技术人员经过挑选将发酵菌种从保藏菌种中取出，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菌种。
1.2.2谷氨酸发酵
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。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。但由于糖液黏度较大，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，故采用连消塔—维持罐一喷淋冷却系统。
消毒后的谷氨酸培养液在流量监控下进入谷氨酸发酵罐，经过罐内冷却蛇管将温度冷却至32℃ ，接入菌种，添加氯化钾、硫酸锰、消泡剂及维生素等，通入无菌空气，菌种经一段时间适应后，发酵过程即开始缓慢进行。谷氨酸发酵是一个复杂的微生物生长过程，谷氨酸菌摄取原料的营养，并通过体内特定的酶进行复杂的生化反应。培养液中的反应物透过细胞壁和细胞膜进入细胞体内，反应物转化为谷氨酸产物。整个发酵过程一般要经历3个时期，即适应期、对数增长期和衰亡期。每个时期对培养液浓度、温度、pH值及供风量都有不同的要求。因此，在发酵过程中，必须为菌体的生长代谢提供适宜的生长环境。经过大约34小时的培养，当产酸、残糖、光密度等指标均达到一定要求时即可放罐。
发酵设备采用机械搅拌通风通用式发酵罐，罐体大小在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。
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，可采用空气压缩、冷却过滤流程，省去一级冷却设备。根据不同的生长时期要改变通风量，其中在对数增长期，由于菌体生存于发酵液中，发酵液中的溶解氧(D0值)对菌体极为重要。
另外，发酵过程常常会出现噬菌体污染，为了避免出现大面积噬菌体污染，需要在发酵生产管理上要抓好环境消毒工作，环境消毒工作要进行考核，空气过滤器定期更换、定期消毒, 做好纯化罐的定期检修工作。
1.3 谷氨酸的提取及谷氨酸单钠的制备
该过程由等电点中和与二次中和两部分完成。 1.3.1谷氨酸的提取
利用氨基酸两性的性质，谷氨酸在等电点时，绝大部分分子以偶极离子状态存在，其分子在静电引力的作用下，易于形成较大的聚合体，即等电点下溶解度最低，可经长时间的沉淀得到谷氨酸。因此提取即用无机酸将发酵液的pH值调整到等电点pH3.2处并获得谷氨酸的结晶。
等电点中和（酸中和）首先将谷氨酸发酵液送至中和罐定容，并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。 1.3.2谷氨酸单钠的制备
二次中和（碱中和）是将上述溶液过滤得到谷氨酸结晶，加入40-60℃的温水溶解，用碳酸钠将谷氨酸溶液的pH值调至5.6。谷氨酸是两性电解质，在不同的pH值下有不同的电离方式。pH值低，溶液中的谷氨酸浓度百分率高；pH高，溶液中的谷氨酸二钠的浓度百分率高。谷氨酸及谷氨酸二钠均无味精的鲜味，因此，碱中和时必须控制适宜的pH值，以使谷氨酸尽可能生成谷氨酸单钠。碱中和时速度要缓慢，以免中和时产生大量的二氧化碳泡沫，造成液面升高或逸出。加碱的速度过快，搅拌不均匀还会导致局部pH值过高，同样影响中和效果。中和温度要控制在70℃以内，温度过高，会使谷氨酸钠脱水，生成焦谷氨酸钠，影响产品质量与收率。 1.4 味精的精制
谷氨酸单钠粗品经提纯、加工、包装，得到成品，即味精。
谷氨酸钠溶液经过脱色及离子交换柱除去Ca2+ 、Mg2+ 、Fe2+ 离子，即可得到高纯度的谷氨酸钠溶液。将纯净的谷氨酸钠溶液导入结晶罐，进行减压蒸发，当波美度达到29.5时放入晶种，进入育晶阶段，根据结晶罐内溶液的饱和度和结晶情况实时控制谷氨酸钠溶液输入量及进水量。经过十几小时的蒸发结晶，当结晶形体达到一定要求、物料积累到80％高度时，将料液放至助晶槽，结晶长成后分离出味精，送去干燥和筛选。
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