味精的工艺流程

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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—→糖液—→谷氨酸发酵—→中和—→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→氧化、氨化→丙烯睛→谷氨酸→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————→谷氨酸————→味精

二、味精的生产工艺图

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。

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→粉碎→加水→液化→糖化→淀粉水解糖

(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100-105℃,层流罐温度维持在95-100 ℃,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 ℃进入糖化罐,加入糖化酶进行糖化。糖化温度控制在60 ℃左右,pH值4.0-4.4,糖化时间48h.糖化结束后,将糖化罐加热至80-85 ℃,灭酶30min.过滤得葡萄糖液。

喷射液化器层流罐

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。

⑴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。

⑵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。

⑶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。

⑷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→斜面种子→摇瓶种子培养→种子罐→发酵罐

(1)、菌种的扩大培养

斜面菌种培养:32℃培养

将培养好的培养基分装于1000ml三角瓶中,每瓶装200~250ml液体培养基,瓶口用6层纱布加一层绒布包扎,在0.1MPa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,32℃振荡培养12h。培养好的一级种子放在4℃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32℃,时间为7~10h

(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 lO2/ml·h。

(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。

(d)、小摇瓶发酵试验,产酸稳定,并在高峰

五、谷氨酸合成途径

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30-34℃,产生谷氨酸的最适温度为34~36℃。0~12h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34~36℃,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7.0~7.2,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1m3的发酵液中通入0.1cm3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11~12h,二级种子菌龄为7~8h。

▪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,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(C5H8O4N·NH4)形式存在。

2、无机盐(K+、Na+、NH+、Mg2+、Ca2+、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,用碳酸钠将谷氨酸溶液的pH值调到

5.6,T=70℃

▪注意:

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=22℃PH=5.0 15h PH=3.2

pH=7.0 T=8℃

酸中和

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