淺論味精自動(dòng)化生產(chǎn)工藝

1、淺論味精自動(dòng)化生產(chǎn)工藝摘要：味精是發(fā)酵工業(yè)的典型產(chǎn)品之一，生產(chǎn)工序復(fù)雜，工藝參數(shù)要求嚴(yán)格。目前國(guó)內(nèi)味精生產(chǎn)的規(guī)模仍在繼續(xù)擴(kuò)大，企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨加重，可是味精生產(chǎn)的自動(dòng)化水平仍然較低，原料能源消耗大、設(shè)備利用率低，產(chǎn)品收率不穩(wěn)固。尤其是發(fā)酵進(jìn)程的整體自動(dòng)化技術(shù)掉隊(duì)，使味精生產(chǎn)的要緊工序得不到有效的監(jiān)控。本文簡(jiǎn)要論述了味精自動(dòng)化生產(chǎn)的工藝流程。關(guān)鍵詞：味精、谷氨酸鈉、自動(dòng)化味精又稱谷氨酸鈉，在化學(xué)上稱為谷氨酸單鈉，是人們生活中重要的調(diào)味品之一。在比較其生產(chǎn)工藝之前，先更正一下多食味精對(duì)軀體健康有阻礙的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，味精在化學(xué)上稱為谷氨酸鈉，其前體物質(zhì)之一的谷氨酸是人類食物和人體蛋白質(zhì)的重要成份。在天然食物

2、中，它比同一種蛋白質(zhì)的其他氨基酸往往高出倍。成年人一般的每日三餐都需要攝入較多的谷氨酸，因?yàn)樵谌梭w各部份組織器官中，谷氨酸占的比例十分令人注視。例如，血液中的谷氨酸占游離氨基酸的% ，肝臟中占% ，在大腦神經(jīng)系統(tǒng)的灰質(zhì)蛋白質(zhì)和白質(zhì)蛋白質(zhì)中別離占. % 和 . % 。由此看來，一個(gè)機(jī)體正常的人天天在菜肴中適量放些味精，是可不能有危害的，至于味精致癌、致畸或突變更是無(wú)從談起。美國(guó)實(shí)驗(yàn)生物學(xué)會(huì)通過年的調(diào)查研究，宣布味精是一種平安的調(diào)味品，列入了“實(shí)際無(wú)毒”的行列，并指明按現(xiàn)行量利用，對(duì)成人的確毫無(wú)損害。1味精的生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)介味精的生產(chǎn)一樣分為制糖、谷氨酸發(fā)酵、中和提取及精制等 4 個(gè)要緊工序。因?yàn)?/p>

3、大米漲價(jià)，目前大多數(shù)味精廠都利用淀粉作為原材料。淀粉先要通過液化時(shí)期。然后在與淀粉酶作用進(jìn)入糖化時(shí)期。第一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，應(yīng)為淀粉中蛋白質(zhì)的含量低于原先的大米，因此通過液化的混合液可直接加入糖化酶進(jìn)入糖化時(shí)期，而不用像以大米為原材料那樣液化后需通過板筐壓濾機(jī)率去大量蛋白質(zhì)沉淀。液化進(jìn)程中除加淀粉酶還要加氯化鈣，整個(gè)液化時(shí)刻約30min。必然溫度下液化后的糊精及低聚糖在糖化罐內(nèi)進(jìn)一步水解為葡萄糖。淀粉漿液化后，通過冷卻器降溫至60進(jìn)入糖化罐， 加入糖化酶進(jìn)行糖化。 糖化溫度操縱在60左右，p值 4.5 ， 糖化時(shí)刻 1832h。糖化終止后，將糖化罐加

4、熱至8085，滅酶 30min。過濾得葡萄糖液，通過壓濾機(jī)后進(jìn)行油水分離，再通過濾后持續(xù)消毒后進(jìn)入發(fā)酵罐。谷氨酸發(fā)酵進(jìn)程消毒后的谷氨酸培育液在流量監(jiān)控下進(jìn)入谷氨酸發(fā)酵罐，通過罐內(nèi)冷卻蛇管將溫度冷卻至32，置入菌種，氯化鉀、硫酸錳、消泡劑及維生素等，通入消毒空氣，經(jīng)一段時(shí)刻適應(yīng)后，發(fā)酵進(jìn)程即開始緩慢進(jìn)行。谷氨酸發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的微生物生長(zhǎng)進(jìn)程，谷氨酸菌攝取原料的營(yíng)養(yǎng)，并通過體內(nèi)特定的酶進(jìn)行復(fù)雜的生化反映。培育液中的反映物透過細(xì)胞壁和細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，將反映物轉(zhuǎn)化為谷氨酸產(chǎn)物。整個(gè)發(fā)酵進(jìn)程一樣要經(jīng)歷3 個(gè)時(shí)期，即適應(yīng)期、對(duì)數(shù)增加期和衰亡期。每一個(gè)時(shí)期對(duì)培育液濃度、溫度、p值及供風(fēng)量都有不同的要求。

5、因此，在發(fā)酵進(jìn)程中，必需為菌體的生長(zhǎng)代謝提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。通過大約34 小時(shí)的培育，當(dāng)產(chǎn)酸、殘?zhí)恰⒐饷芏鹊戎笜?biāo)均達(dá)到必然要求時(shí)即可放罐。1.3 谷氨酸提取與谷氨酸鈉生產(chǎn)工藝該進(jìn)程在提取罐中進(jìn)行。利用氨基酸兩性的性質(zhì)，谷氨酸的等電點(diǎn)在為ph3.0 處， 谷氨酸在此酸堿度時(shí)溶解度最低，可經(jīng)長(zhǎng)時(shí)刻的沉淀取得谷氨酸。粗得的官司谷氨酸通過干燥后分裝成袋保留。1.4 谷氨酸鈉的精制谷氨酸鈉溶液經(jīng)度日性碳脫色及離子互換柱除去a2+、g2+、 e2+離子，即可取得高純度的谷氨酸鈉溶液。將純凈的谷氨酸鈉溶液導(dǎo)入結(jié)晶罐，進(jìn)行減壓蒸發(fā)，當(dāng)波美度達(dá)到29 5時(shí)放入晶種，進(jìn)入育晶時(shí)期，依照結(jié)晶罐內(nèi)溶液的飽和度和結(jié)晶情

6、形實(shí)時(shí)操縱谷氨酸鈉溶液輸入量及進(jìn)水量。通過十幾小時(shí)的蒸發(fā)結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶形體達(dá)到必然要求、物料積存到80% 高度時(shí)，將料液放至助晶槽，結(jié)晶長(zhǎng)成后分離出味精，送去干燥和挑選。2工藝比較2.1 液化和糖化與大米相較，淀粉中的蛋白的含量較低，因此在液化完成后混合液不用通過板筐壓濾機(jī)而直接進(jìn)入糖化時(shí)期。糖化單元中，糖化罐是由原先分批罐經(jīng)改裝后串聯(lián)而成的，使混合液通過串聯(lián)罐的時(shí)刻恰好為48 小時(shí)。如用自動(dòng)化設(shè)備對(duì)液化糖化進(jìn)程進(jìn)行操縱那么要緊操縱回路有調(diào)漿罐溫度及p值操縱、一次噴射溫度操縱、糖化溫度操縱。調(diào)漿罐定容可采納流量或液位測(cè)量方式; 調(diào)漿罐溫度用進(jìn)入盤管的蒸汽量操縱在30; 值用純堿溶液操縱在6.4

7、。這些系統(tǒng)均采納單回路pid 操縱，只要操縱器參數(shù)調(diào)整適宜，都能知足操縱要求。淀粉漿在一次噴射液化進(jìn)程中要設(shè)置噴射液化器出口溫度操縱系統(tǒng)，嚴(yán)格操縱蒸汽噴射器出口物料的液化溫度，將其最大動(dòng)態(tài)誤差限制在工藝許諾的范圍內(nèi)( 一樣為設(shè)定值 0.2 ) 。制糖進(jìn)程的另一個(gè)重要操縱系統(tǒng)是糖化罐的溫度操縱，要在整個(gè)糖化時(shí)刻內(nèi)維持穩(wěn)固的溫度，以利于液化淀粉轉(zhuǎn)換成葡萄糖。作者以為，因?yàn)橐夯疤腔瘜儆谠咸幹脮r(shí)期，因此衛(wèi)生及自動(dòng)化要求能夠相對(duì)低一些。在加上近幾年味精產(chǎn)業(yè)不景氣，規(guī)模小的廠家能夠降低對(duì)原料預(yù)處置時(shí)期自動(dòng)化的要求。2.2 菌種及無(wú)菌空氣的處置眾所周知，在生物化工中菌種的優(yōu)良直接阻礙到發(fā)酵產(chǎn)物的質(zhì)量和產(chǎn)

8、量。廠家有專門的菌種培育和保藏設(shè)備，在微生物學(xué)上利用自然選育來避免菌種退化。在生產(chǎn)之前，技術(shù)人員通過挑選將發(fā)酵菌種從保藏菌種中掏出，通過搖瓶培育后投入種子罐進(jìn)行擴(kuò)大生產(chǎn)，最后在將菌種加入到發(fā)酵罐發(fā)酵。空氣純化罐利用多層填充料對(duì)罐內(nèi)填充，去向空氣中存在的各類微生物，包括細(xì)菌和噬菌體?？諝饧兓抟彩前l(fā)酵前進(jìn)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，谷氨酸菌的生長(zhǎng)必需在有氧的環(huán)境下進(jìn)行，依照不同的生長(zhǎng)時(shí)期改變通風(fēng)量，其中在對(duì)數(shù)增加期，由于菌體生存于發(fā)酵液中，發(fā)酵液中的溶解氧( 值) 對(duì)菌體極為重要。若是純化罐失效，而使進(jìn)入發(fā)酵罐的空氣中存在雜菌及有害噬菌體，如此會(huì)致使發(fā)酵進(jìn)程被污染，從而阻礙發(fā)酵進(jìn)程。因此做好純化罐的按期

9、檢修工作是超級(jí)重要的。此兩個(gè)工序前者因工作強(qiáng)度小而不需要機(jī)械自動(dòng)化的介入，而后者因設(shè)備簡(jiǎn)單也不需要自動(dòng)化。二者的一起點(diǎn)都是要避免微生物污染。2.3 谷氨酸發(fā)酵進(jìn)程的操縱谷氨酸發(fā)酵是一個(gè)較為復(fù)雜的生化進(jìn)程，要使菌體生長(zhǎng)迅速、代謝正常、 多出產(chǎn)物， 必需為其提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境。一樣要緊操縱參數(shù)有通風(fēng)量或溶解氧、發(fā)酵液值、發(fā)酵溫度、罐壓等。因?yàn)榘l(fā)酵進(jìn)程中菌體生長(zhǎng)及次級(jí)代謝產(chǎn)物的合 xx 超級(jí)復(fù)雜，再加上發(fā)酵的規(guī)模較大，對(duì)各類阻礙因素靈敏，因此發(fā)酵進(jìn)程比較適合運(yùn)用自動(dòng)化對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行相應(yīng)的操縱。在生產(chǎn)進(jìn)程中，溶解氧(通風(fēng)量 ) 的操縱通過空氣分派器的小孔將空氣打入發(fā)酵罐底部，鼓泡而上，再通過充分的攪拌，對(duì)

10、 2 向液相擴(kuò)散起到重要的作用。因此，生物供氧不能簡(jiǎn)單停留在按發(fā)酵時(shí)期調(diào)整通風(fēng)量的設(shè)定值上，能夠采納溶解氧在線分析器、排氣co2和 o2濃度分析器組成了多變量的先進(jìn)操縱系統(tǒng)，運(yùn)算機(jī)依照發(fā)酵液中實(shí)際氧含量及菌體生長(zhǎng)代謝情形調(diào)劑通風(fēng)量操縱系統(tǒng)的設(shè)定值和攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速，對(duì)改善溶解氧的濃度起到了良好的作用。p值操縱的操縱采納了具有多種約束的非線性pid 操縱方式，以取得優(yōu)良的操縱成效。溫度操縱依照發(fā)酵進(jìn)行的時(shí)刻和工藝要求設(shè)計(jì)一個(gè)最優(yōu)發(fā)酵溫度設(shè)定函數(shù)。然后通過運(yùn)算機(jī)依照此函數(shù)自動(dòng)操縱溫度轉(zhuǎn)變。罐壓操縱通常操縱在0.05 0.1 pa，以避免外界的不潔空氣進(jìn)入造成染菌，罐壓太高將增大阻力與能耗。罐壓能夠采納

11、單回路pid 操縱。另外，自動(dòng)補(bǔ)料及消沫操縱程序通過監(jiān)測(cè)進(jìn)程糖液濃度降低計(jì)算初適時(shí)補(bǔ)糖的機(jī)會(huì)。通常采納在必然的時(shí)刻內(nèi)，將必然量的糖液均勻流加到罐內(nèi)的批量操縱方式。消沫能夠采納帶緩沖區(qū)的位式操縱。2.4 提取進(jìn)程提取進(jìn)程要最大限度的取得發(fā)酵液中的谷氨酸，依照等電點(diǎn)分離的原理，可設(shè)計(jì)溫度程序設(shè)定操縱及程序設(shè)定操縱。在等電點(diǎn)中和操縱進(jìn)程中，操縱精度要求較高、難度較大，這是由于中和進(jìn)程開始時(shí)系統(tǒng)具有較大的靈敏度，使得初始加酸量難以操縱適當(dāng)，值極易顯現(xiàn)超調(diào)，進(jìn)而引發(fā)中和初期值的大幅度波動(dòng)。而在中和后期，隨著值的降低，系統(tǒng)反映靈敏度減弱，假設(shè)操縱器仍按原先的規(guī)律和強(qiáng)度調(diào)劑，達(dá)到中和終點(diǎn)的時(shí)刻就會(huì)延長(zhǎng)，因此

12、，有必要引入操縱器參數(shù)的自調(diào)整或非線性操縱策略。在中和進(jìn)程中，溫度和值必需同時(shí)按設(shè)定的參考軌跡同步轉(zhuǎn)變，對(duì)溫度和的轉(zhuǎn)變速度也有嚴(yán)格的要求，與溫度兩個(gè)操縱回路之間具有必然相關(guān)性。在二次中和進(jìn)程中，要將值從3 .2 調(diào)整到 5.6 ，隨著中和點(diǎn)的接近，系統(tǒng)靜態(tài)放大系數(shù)慢慢增大，致使系統(tǒng)穩(wěn)固性下降。因此，二次中和進(jìn)程與等電點(diǎn)中和具有相反的操縱特性，這一工序必需設(shè)計(jì)兩套不同的中和操縱系統(tǒng)，以保證生產(chǎn)的需要。2.5 精制進(jìn)程操縱味精結(jié)晶進(jìn)程要通過形成過飽和溶液、晶核形成及晶體成長(zhǎng) 3 個(gè)時(shí)期。結(jié)晶的生長(zhǎng)通常需要投入必然的晶核，如此能夠使晶體生長(zhǎng)速度加速。這時(shí)必需嚴(yán)格操縱結(jié)晶罐內(nèi)的過飽和度， 使之在增加晶

13、種后，不產(chǎn)生新晶核， 也不溶化晶種，即令結(jié)晶操作工作在介穩(wěn)區(qū)，有利于晶核的穩(wěn)固增加。結(jié)晶操作的原那么是要爭(zhēng)取最大的結(jié)晶速度與收率，并取得均勻整齊的晶型。為了知足上述要求，可通過自動(dòng)化對(duì)真空度操縱、料液濃度 ( 過飽和度 )、結(jié)晶罐的溫度操縱及液位等加以操縱。3、討論隨著運(yùn)算機(jī)及自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)展，現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用愈來愈廣。自動(dòng)化的加入，讓工業(yè)生產(chǎn)在效益大大提高的同時(shí)改善生產(chǎn)環(huán)境，減少人員的工作強(qiáng)度。固然，關(guān)于我國(guó)處于進(jìn)展中，國(guó)內(nèi)一些味精企業(yè)規(guī)模較小的情形來講，實(shí)行大規(guī)模自動(dòng)化不管在資金上仍是人員上在短時(shí)間都是比較困難的，因此筆者以為，在生產(chǎn)流程的要緊時(shí)期實(shí)行自動(dòng)化操縱仍是具有可行性的。參考文獻(xiàn)1于信令主編. 味精工業(yè)手冊(cè),xx: 中國(guó)輕工業(yè)出版社,1995 2姜長(zhǎng)洪等 . 谷氨酸發(fā)酵進(jìn)程先進(jìn)操縱，化工自動(dòng)化及