1、發(fā)酵法生產味精的生產工發(fā)酵法生產味精的生產工藝藝 一、產品的認識一、產品的認識1.分子結構分子結構 L-谷氨酸單鈉的一水化合物，俗稱味精谷氨酸單鈉的一水化合物，俗稱味精2 2 產品性質產品性質 物理物理性質性質： 白色柱狀或粉末狀結晶 純晶的分子量為147.13 密度 1.538g/ml 化學性質：化學性質： 高溫下，易變?yōu)榻构劝彼徕c 堿性或強酸性溶液中，沉淀或難于溶解解作為腦組織的能源降低血液中氨中毒作為腦組織的能源降低血液中氨中毒3 3 產品的功能：產品的功能：具有提鮮、滋補、開胃、助消化的能力以及治療慢性肝炎、 肝昏迷、神經(jīng)衰弱、癲癇病、胃酸缺乏等病的作用 4 4 產品的用途：產品的用途

2、：作為日常生活中的食品調味劑，食品生產中的添加劑，治療一些疾病中的輔助藥劑5 5 產品的標準：產品的標準：見下表見下表二、追根求源二、追根求源(1)(1)產品的誕生及發(fā)展：產品的誕生及發(fā)展：第一階段：第一階段：1866年德國人年德國人HRitthasen(里德里德豪森豪森)博士從面筋中分離到氨基酸，他們稱谷氨酸，根據(jù)原料定名為麩博士從面筋中分離到氨基酸，他們稱谷氨酸，根據(jù)原料定名為麩酸或谷氨酸（因為面筋是從小麥里提取出來的）。酸或谷氨酸（因為面筋是從小麥里提取出來的）。1908年日本東京大年日本東京大學池田菊苗試驗，從海帶中分離到學池田菊苗試驗，從海帶中分離到L谷氨酸結晶體，這個結晶體和從谷氨

3、酸結晶體，這個結晶體和從蛋白質水解得到的蛋白質水解得到的L谷氨酸是同樣的物質，而且都是有鮮味的。谷氨酸是同樣的物質，而且都是有鮮味的。 第二階段：第二階段：以面筋或大豆粕為原料通過用酸水解的方法生產味精，在以面筋或大豆粕為原料通過用酸水解的方法生產味精，在1965年以前是用這種方法生產的。這個方法消耗大，成本高，勞動強年以前是用這種方法生產的。這個方法消耗大，成本高，勞動強度大，對設備要求高，需耐酸設備。度大，對設備要求高，需耐酸設備。 第三階段：第三階段：隨著科學的進步及生物技術的發(fā)展，使味精生產發(fā)生了革隨著科學的進步及生物技術的發(fā)展，使味精生產發(fā)生了革命性的變化。自命性的變化。自1965年

4、以后我國味精廠都采用以糧食為原料（玉米淀年以后我國味精廠都采用以糧食為原料（玉米淀粉、大米、小麥淀粉、甘薯淀粉）通過微生物發(fā)酵、提取、精制而得粉、大米、小麥淀粉、甘薯淀粉）通過微生物發(fā)酵、提取、精制而得到符合國家標準的谷氨酸鈉，為市場上增加了一種安全又富有營養(yǎng)的到符合國家標準的谷氨酸鈉，為市場上增加了一種安全又富有營養(yǎng)的調味品，用了它以后使菜肴更加鮮美可口。調味品，用了它以后使菜肴更加鮮美可口。三、生產技術三、生產技術-生化法生產味精技術生化法生產味精技術1、原料及要求、原料及要求2、生產原理、生產原理3、工藝流程、工藝流程4、工藝流程說明及主要參數(shù)、工藝流程說明及主要參數(shù)5、主要生產設備、主

5、要生產設備6、生產的關鍵過程與關鍵技術、生產的關鍵過程與關鍵技術7、該技術的優(yōu)、缺點、該技術的優(yōu)、缺點8、該技術的改進之處、該技術的改進之處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發(fā)酵以淀粉為主要原料。谷氨酸發(fā)酵以淀粉為主要原料。 淀粉：來自大米等大米進行浸泡磨漿，再調成大米進行浸泡磨漿，再調成15Bx，調，調pH6.0，加細菌，加細菌a-淀粉酶進行液化，淀粉酶進行液化，85 30min，加糖化酶，加糖化酶60 糖化糖化24h，過濾后可供配制培養(yǎng)基。，過濾后可供配制培養(yǎng)基。以及氮源料：尿素或氨水以及氮源料：尿素或氨水 列表說明列表說明原料要求及補充原料要求及補充a.大

6、米大米b.鹽酸鹽酸c.純堿純堿d.尿素尿素2 2、生產原理、生產原理 過程：過程： 1.大米經(jīng)過浸泡研磨生成米漿，大米經(jīng)過浸泡研磨生成米漿，米漿經(jīng)過液化糖化和酶制劑的催化生米漿經(jīng)過液化糖化和酶制劑的催化生成糖漿，糖漿經(jīng)過壓濾生成葡萄糖液。成糖漿，糖漿經(jīng)過壓濾生成葡萄糖液。2.葡萄糖在谷氨酸棒狀桿菌中經(jīng)過一葡萄糖在谷氨酸棒狀桿菌中經(jīng)過一系列的生物轉化，在系列的生物轉化，在 酮戊二酸與酮戊二酸與銨根離子在還原酶的作用下，轉化成銨根離子在還原酶的作用下，轉化成谷氨酸再透過細胞膜生成谷氨酸谷氨酸再透過細胞膜生成谷氨酸 3 3、工藝流程圖、工藝流程圖4 4、工藝流程說明及主要工藝參數(shù)、工藝流程說明及主要

7、工藝參數(shù)1.1.大米為原料生產味精工藝概述大米為原料生產味精工藝概述大米為原料生產味精全過程可劃分為四個工藝階段大米為原料生產味精全過程可劃分為四個工藝階段:(1):(1)原料的預處理及原料的預處理及淀粉水解糖的制備；淀粉水解糖的制備；(2)(2)菌種的活化及種子液的制備；菌種的活化及種子液的制備；(3)(3)發(fā)酵；發(fā)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.原料預處理及淀粉水解糖制備原料預處理及淀粉水解糖制備 2.1 2.1 原料的預處理原料的預處理 此工藝操作的目的在于初步破壞原料結構，以便提高原料的利用率，此工藝操作的目的在于初步破壞原料結構，以便提高

8、原料的利用率，同時去除固體雜質，防止機器磨損。同時去除固體雜質，防止機器磨損。2.2 淀粉水解糖的制備淀粉水解糖的制備雙酶法制糖工藝，首先淀粉先要經(jīng)過液化階段，然后在與雙酶法制糖工藝，首先淀粉先要經(jīng)過液化階段，然后在與淀粉酶作用進入糖化階段。淀粉酶作用進入糖化階段。首先利用首先利用淀粉酶將淀粉漿液化，降低淀粉粘度并將其水解成糊精和低聚糖，因為淀淀粉酶將淀粉漿液化，降低淀粉粘度并將其水解成糊精和低聚糖，因為淀粉中蛋白質的含量低于原來的玉米，所以經(jīng)過液化的混合液可直接加入糖化酶進入糖化粉中蛋白質的含量低于原來的玉米，所以經(jīng)過液化的混合液可直接加入糖化酶進入糖化階段。一定溫度下液化后的糊精及低聚糖在

9、糖化罐內進一步水解為葡萄糖。淀粉漿液化階段。一定溫度下液化后的糊精及低聚糖在糖化罐內進一步水解為葡萄糖。淀粉漿液化后，通過冷卻器降溫至后，通過冷卻器降溫至60進入糖化罐，加入糖化酶進行糖化。糖化溫度控制在進入糖化罐，加入糖化酶進行糖化。糖化溫度控制在60左右，左右，p值值4.5，糖化時間，糖化時間1832h。糖化結束后，將糖化罐加熱至。糖化結束后，將糖化罐加熱至8085，滅酶，滅酶30min。過濾得葡萄糖液，經(jīng)過壓濾機后進行油水分離（一冷分離，二冷分離），再經(jīng)。過濾得葡萄糖液，經(jīng)過壓濾機后進行油水分離（一冷分離，二冷分離），再經(jīng)過濾后連續(xù)消毒后進入發(fā)酵罐過濾后連續(xù)消毒后進入發(fā)酵罐 3.菌種的活

10、化及種子液的制備菌種的活化及種子液的制備從試管斜面出發(fā)，經(jīng)活化培養(yǎng)，搖瓶培養(yǎng)，擴大至一級乃至二級種子罐培養(yǎng)，從試管斜面出發(fā)，經(jīng)活化培養(yǎng)，搖瓶培養(yǎng)，擴大至一級乃至二級種子罐培養(yǎng)，最終向發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的健壯的生產種子。最終向發(fā)酵罐提供足夠數(shù)量的健壯的生產種子。 3.1菌種選擇菌種選擇 玉米為原料發(fā)酵生產味精常用菌株有玉米為原料發(fā)酵生產味精常用菌株有谷氨酸棒桿菌谷氨酸棒桿菌 黃色短桿菌黃色短桿菌 乳糖發(fā)酵短桿菌乳糖發(fā)酵短桿菌 嗜氨小桿菌嗜氨小桿菌 硫殖短桿菌硫殖短桿菌 北京棒桿菌北京棒桿菌AS1.299 北京棒桿菌北京棒桿菌7338 北京北京棒桿菌棒桿菌D110 棒桿菌棒桿菌S-944 鈍齒棒桿

11、菌鈍齒棒桿菌AS1.542 鈍齒棒桿菌鈍齒棒桿菌HU7251 （本工藝選用谷氨酸棒狀桿菌）（本工藝選用谷氨酸棒狀桿菌） 3.2菌種的活化菌種的活化 把保藏在斜面上的菌體移接到活化斜面（培養(yǎng)基中添加把保藏在斜面上的菌體移接到活化斜面（培養(yǎng)基中添加0.1%葡萄糖）上，葡萄糖）上，在在3032下恒溫培養(yǎng)下恒溫培養(yǎng)1824h，取出后存放于，取出后存放于4冰箱內，隨時取用。冰箱內，隨時取用。3.3 一級種子培養(yǎng)一級種子培養(yǎng) 為了獲得大量健壯的細胞，一級種子培養(yǎng)基應該營養(yǎng)豐富，有利于菌體為了獲得大量健壯的細胞，一級種子培養(yǎng)基應該營養(yǎng)豐富，有利于菌體的生長繁殖。為了避免培養(yǎng)過程中因產生有機酸引起培養(yǎng)基的生長

12、繁殖。為了避免培養(yǎng)過程中因產生有機酸引起培養(yǎng)基ph下降而造下降而造成菌體老化，所以培養(yǎng)基的含糖量要低，一般在成菌體老化，所以培養(yǎng)基的含糖量要低，一般在2.5%左右。左右。 3.4二級種子培養(yǎng)二級種子培養(yǎng) 通過一級種子擴大培養(yǎng)后，種量仍不能滿足發(fā)酵用的需要，因此需要進通過一級種子擴大培養(yǎng)后，種量仍不能滿足發(fā)酵用的需要，因此需要進一步擴大培養(yǎng)，二級培養(yǎng)基方面組成應與發(fā)酵培養(yǎng)基原料組成一致，只是一步擴大培養(yǎng)，二級培養(yǎng)基方面組成應與發(fā)酵培養(yǎng)基原料組成一致，只是配比上可有差異，這樣就保證了二級種子接到發(fā)酵罐后能很快適應環(huán)境。配比上可有差異，這樣就保證了二級種子接到發(fā)酵罐后能很快適應環(huán)境。經(jīng)過二級種子培養(yǎng)

13、之后，一般來說，種量能夠滿足需求，但是有些要求高經(jīng)過二級種子培養(yǎng)之后，一般來說，種量能夠滿足需求，但是有些要求高種量還可以采用三級種子培養(yǎng)種量還可以采用三級種子培養(yǎng)4、 谷氨酸發(fā)酵谷氨酸發(fā)酵從試管斜面出發(fā)，經(jīng)活化培養(yǎng)，搖瓶培養(yǎng)，擴谷氨酸發(fā)酵開始前，首先必須從試管斜面出發(fā)，經(jīng)活化培養(yǎng)，搖瓶培養(yǎng)，擴谷氨酸發(fā)酵開始前，首先必須配制發(fā)酵培養(yǎng)基，并對其作高溫短時滅菌處理。大多采用機械攪拌通風通用配制發(fā)酵培養(yǎng)基，并對其作高溫短時滅菌處理。大多采用機械攪拌通風通用式發(fā)酵罐，罐體大小在式發(fā)酵罐，罐體大小在50m3到到200m3之間。對于發(fā)酵過程采用人工控制，檢之間。對于發(fā)酵過程采用人工控制，檢測儀表不能及時反

14、映罐內參數(shù)變化，因而發(fā)酵進程表現(xiàn)出波動性，產酸率不測儀表不能及時反映罐內參數(shù)變化，因而發(fā)酵進程表現(xiàn)出波動性，產酸率不穩(wěn)定由于谷氨酸發(fā)酵為通風發(fā)酵過程，需供給無菌空氣，所以發(fā)酵車間還有穩(wěn)定由于谷氨酸發(fā)酵為通風發(fā)酵過程，需供給無菌空氣，所以發(fā)酵車間還有一套空氣過濾除菌及供給系統(tǒng)。首先由一套空氣過濾除菌及供給系統(tǒng)。首先由高空采氣塔高空采氣塔采集高空潔凈空氣，經(jīng)空采集高空潔凈空氣，經(jīng)空氣壓縮機壓縮后導入冷凝器、油水分離器兩級處理，再送入貯氣罐，進而經(jīng)氣壓縮機壓縮后導入冷凝器、油水分離器兩級處理，再送入貯氣罐，進而經(jīng)焦炭、瓷環(huán)填充的主過濾器和纖維分過濾器除焦炭、瓷環(huán)填充的主過濾器和纖維分過濾器除菌后菌后

15、，送至發(fā)酵罐使用。，送至發(fā)酵罐使用。4.14.1發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)基不僅提供菌體生長繁殖所需要的營養(yǎng)和能量，而且是形成谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基不僅提供菌體生長繁殖所需要的營養(yǎng)和能量，而且是形成谷氨酸的物質來源，因此，要求發(fā)酵培養(yǎng)基含有足夠的碳源和氮源，其量比種子培的物質來源，因此，要求發(fā)酵培養(yǎng)基含有足夠的碳源和氮源，其量比種子培養(yǎng)基中含量要高出很多，發(fā)酵培養(yǎng)基的組成和配比，因菌種，設備，工藝條養(yǎng)基中含量要高出很多，發(fā)酵培養(yǎng)基的組成和配比，因菌種，設備，工藝條件和原料來源不同而異。件和原料來源不同而異。通常可以采用以下配比（百分比）進行發(fā)酵：通常可以采用以下配比（百分比）進行發(fā)酵：菌種采用菌種

16、采用 谷氨酸棒狀桿菌谷氨酸棒狀桿菌 水解糖：水解糖： 1214 氯化鉀：（氯化鉀：（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谷氨酸發(fā)酵參數(shù)與控制谷氨酸發(fā)酵參數(shù)與控制 過濾的濾液冷卻到過濾的濾液冷卻到32，進入發(fā)酵罐發(fā)酵，用冷卻水調溫，每隔，進入發(fā)酵罐發(fā)酵，用冷卻水調溫，每隔12小時升小時升溫溫12，當發(fā)酵時間接近，當發(fā)酵時間接近34h時，溫度升至時，溫度升至37。加水使糖化液濃度為。加水使糖化液濃度為14%，發(fā)酵時間為，發(fā)酵時間為34h，發(fā)

17、酵菌種的產酸量與葡萄糖量之比為，發(fā)酵菌種的產酸量與葡萄糖量之比為50。具體來。具體來說有說有溫度，溫度，pH，氧溶量，菌種種齡、種量，泡沫的控制。，氧溶量，菌種種齡、種量，泡沫的控制。 4.2.1溫度的控制溫度的控制 國內常用菌株的最適生長溫度為國內常用菌株的最適生長溫度為30-34， 產生谷氨酸的最適溫度為產生谷氨酸的最適溫度為3436。012h的發(fā)酵前期，主要是長菌階段；發(fā)酵的發(fā)酵前期，主要是長菌階段；發(fā)酵12h后，菌體進入平衡期，增殖速度變得緩慢；后，菌體進入平衡期，增殖速度變得緩慢；溫度提高到溫度提高到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、 一般發(fā)酵前期一般發(fā)酵前期pH控制在控制在7.5-8.5左右，發(fā)酵中、后期左右，發(fā)酵中、后期pH控制在控制在7.07.2，調低，調低pH的目的的目的在于提高與谷氨酸合成有關的酶的活力。尿素被谷氨酸生產菌細胞的脲酶所分解放出氨，在于提高與谷氨酸合成有關的酶的活力。尿素被谷氨酸生產菌細胞的脲酶所分解放出氨，因而發(fā)酵液的因而發(fā)酵液的pH會上升。發(fā)酵過程中，由于菌體不斷利用氨，以及有機酸和谷氨酸等會上升。發(fā)酵過程中，由于菌體不斷利用氨，以及有機酸和谷氨酸等代謝產物進入發(fā)酵液，使代謝產物進入發(fā)酵液，使N源不足和發(fā)酵液源不足和發(fā)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 谷氨酸產生菌是兼性好氧菌，故控制適當?shù)难跞芰渴种匾Ｔ趯嶋H生產中，谷氨酸產生菌是兼性好氧菌，故控制適當?shù)难跞芰渴种匾Ｔ趯嶋H生產中，攪拌轉速固定不變，通常用調節(jié)通風量來改變供氧水平。通風比（攪拌轉速固定不變，通常用調節(jié)通風量來改變供氧水平。通風比（ m3 /m3.min ）：每分鐘向）：每分鐘向1m3的發(fā)酵液中通入的發(fā)酵液中通入0.1cm3無菌空氣，用無菌空氣，用1:0.1表示。表示。 4.2.4種齡和種量的控制種齡和種量的控制 微生物的生長大致可分為適應期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰老期。微生物的生長大致可分為適應期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰老期。種齡種齡：一級種子菌齡控制在一級種子菌齡控

20、制在1112h，二級種子菌齡為，二級種子菌齡為78h。 種量種量：指接：指接入發(fā)酵罐內種子的量占發(fā)酵罐內發(fā)酵培養(yǎng)基量的百分比。接種量的多入發(fā)酵罐內種子的量占發(fā)酵罐內發(fā)酵培養(yǎng)基量的百分比。接種量的多少對適應期的延續(xù)時間也有很大的影響。接種量一般以少對適應期的延續(xù)時間也有很大的影響。接種量一般以1為好。種為好。種量過多，使菌體生長速度過快，菌體嬌嫩，不強壯，提前衰老自溶，量過多，使菌體生長速度過快，菌體嬌嫩，不強壯，提前衰老自溶，后期產酸不高；如果接種量過少，則菌體增長緩慢，會導致發(fā)酵時間后期產酸不高；如果接種量過少，則菌體增長緩慢，會導致發(fā)酵時間延長，容易染菌延長，容易染菌。 4.2.5泡沫的控

21、制泡沫的控制 生產上為了控制泡沫，除了在發(fā)酵罐內安裝機械消泡器外，還在生產上為了控制泡沫，除了在發(fā)酵罐內安裝機械消泡器外，還在發(fā)酵時加入消泡劑。目前谷氨酸發(fā)酵常用的消泡劑有：花生油、豆油、發(fā)酵時加入消泡劑。目前谷氨酸發(fā)酵常用的消泡劑有：花生油、豆油、玉米油、棉子油、泡敵和硅酮等。天然油脂類的消泡劑的用量較大，玉米油、棉子油、泡敵和硅酮等。天然油脂類的消泡劑的用量較大，一般為發(fā)酵液的一般為發(fā)酵液的0.1%0.2%(體積分數(shù)體積分數(shù))，泡敵的用量為，泡敵的用量為0.02%0.03%(體積分數(shù)體積分數(shù))。5.5.谷氨酸提取與谷氨酸鈉生產工藝谷氨酸提取與谷氨酸鈉生產工藝谷氨酸的提取與分離谷氨酸的提取與

22、分離等電點法提取工藝等電點法提取工藝操作簡單，收率操作簡單，收率60%。周期長，占地面積大。周期長，占地面積大。 具體來說包括三個步驟，酸中和、堿中和、等電點分離。其中酸中和、堿中和過程就是具體來說包括三個步驟，酸中和、堿中和、等電點分離。其中酸中和、堿中和過程就是向中和罐盤管內注入冷凍鹽水，將發(fā)酵液溫度調到向中和罐盤管內注入冷凍鹽水，將發(fā)酵液溫度調到2222，然后加硫酸中和，使其，然后加硫酸中和，使其pHpH值從值從7.07.0降至降至3.23.2，溫度從，溫度從2222降至降至88。該過程要先以較快的速率加酸，將。該過程要先以較快的速率加酸，將pHpH先調整至先調整至5.05.0，停，停止加酸與攪拌止加酸與攪拌2h2h，保證晶體增長，然后繼續(xù)緩慢加酸調整，直到，保證晶體增長，然后繼續(xù)緩慢加酸調整，直到pHpH降為降為3.23.2，溫度冷卻，溫度冷卻至至8 8，達到等電點，停止中和及攪拌。過濾得谷氨酸結晶，加入溫水溶解，用碳酸鈉將，達到等電點，停止中和及攪拌。過濾得谷氨酸結晶，加入溫水溶解，用碳酸鈉將谷氨酸溶液的谷氨酸溶液的pHpH值調到值調到5.65.6，T=70T=70。等達到等電點后，發(fā)酵液進入等電點中和罐，進。等達到等電點后，發(fā)酵液進