味精的生產(chǎn)工藝

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上谷氨酸鈉的生產(chǎn)工藝學(xué)生：張欣舒，指導(dǎo)教師：李永麗內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，呼和浩特， 摘要味精是調(diào)味料的一種，主要成分為谷氨酸鈉。味精的主要作用是增加食品的鮮味，在中國菜里用的最多，也可用于湯和調(diào)味汁。中國自1965年以來已全部采用糖質(zhì)或淀粉原料生產(chǎn)谷氨酸，然后經(jīng)等電點(diǎn)結(jié)晶沉淀、離子交換或鋅鹽法精制等方法提取谷氨酸，再經(jīng)脫色、脫鐵、蒸發(fā)、結(jié)晶等工序制成谷氨酸鈉結(jié)晶?，F(xiàn)在隨著工業(yè)的發(fā)展的，味精的加工規(guī)模、設(shè)備等也向著大型化發(fā)展。本文論述了味精生產(chǎn)的發(fā)展過程、生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)配料選擇等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：谷氨酸；發(fā)展過程；生產(chǎn)工藝；生產(chǎn)設(shè)備；配料選擇引言1861年,德國的一位教授從

2、小麥的面筋當(dāng)中,第一次提取出味精的組成成分谷氨酸。1908年，日本池田菊苗教授采用水提取和結(jié)晶的方法，從海帶中分離出，制成一種新型的調(diào)味品，并將其味道命名為umami（鮮味），即谷氨酸鈉，申請了專利并起名“味之素”。日本的味之素傳入中國后，引起一位名叫吳蘊(yùn)初的化學(xué)工程師的興趣，買了一瓶來研究，后來他獨(dú)立發(fā)明出一種生產(chǎn)谷氨酸鈉的方法，稱之為味精。在小麥麩皮（面筋）中，谷氨酸的含量可達(dá)40%，他先用34%的鹽酸加壓水解面筋，得到一種黑色的水解物，經(jīng)過活性炭脫色，真空濃縮，就得到白色結(jié)晶的谷氨酸。再把谷氨酸同氫氧化鈉反應(yīng)，加以濃縮、烘干，就得到了谷氨酸鈉。他是世界上最早用水解法來生產(chǎn)味精的人1。用水

3、解法生產(chǎn)味精很不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)檫@種方法要耗用很多糧食，每生產(chǎn)1噸味精，至少要花費(fèi)40噸的小麥。而且，在提取谷氨酸鈉時(shí)要放出許多味道不好的氣體，使用的鹽酸也易腐蝕機(jī)器設(shè)備，還會產(chǎn)生許多有害污水。因此，味精公司不得不繼續(xù)進(jìn)行研究工作，以便用更好的方法生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品來2。1956年，日本協(xié)和發(fā)酵公司宣布，發(fā)現(xiàn)找到了短桿菌。谷氨酸鈉的發(fā)酵法生產(chǎn)就此誕生?？茖W(xué)家們用糖、水分和尿素等配制成培養(yǎng)液，再用高溫蒸汽滅菌法將那些雜菌統(tǒng)統(tǒng)殺死，然后把培育好的純種短桿菌在最有利的環(huán)境下接種進(jìn)去，讓它們繁衍后代。短桿菌把絕大部分的糖和尿素轉(zhuǎn)變?yōu)楣劝彼?，最后，把它中和成為鈉鹽3。近幾年來，很多味精公司、生物研究所等都在致力

4、于開發(fā)新的耗糖少，產(chǎn)酸多，產(chǎn)酸穩(wěn)定的菌種。1、谷氨酸生產(chǎn)工藝1.1發(fā)展歷程第一階段：1866年德國人H·Ritthasen(里德豪森)博士從面筋中分離到氨基酸，他們稱谷氨酸，根據(jù)原料定名為麩酸或谷氨酸（因?yàn)槊娼钍菑男←溊锾崛〕鰜淼模?908年日本東京大學(xué)池田菊苗試驗(yàn)，從海帶中分離到L谷氨酸結(jié)晶體，這個(gè)結(jié)晶體和從蛋白質(zhì)水解得到的L谷氨酸是同樣的物質(zhì)，而且都是有鮮味的。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(chǎn)味精，在1965年以前是用這種方法生產(chǎn)的。這個(gè)方法消耗大，成本高，勞動強(qiáng)度大，對設(shè)備要求高，需耐酸設(shè)備。第三階段：隨著科學(xué)的進(jìn)步及生物技術(shù)的發(fā)展，使味精生產(chǎn)發(fā)生了革命性

5、的變化4。自1965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、精制而得到符合國家標(biāo)準(zhǔn)的谷氨酸鈉，為市場上增加了一種安全又富有營養(yǎng)的調(diào)味品，用了它以后使菜肴更加鮮美可口。1.2谷氨酸生產(chǎn)工藝的綠色探索谷氨酸的生產(chǎn)一向不太受到好評，主要是原有的生產(chǎn)工藝不能順應(yīng)國家的宏觀政策，在能源和環(huán)保方面做得不好。目前為止，谷氨酸生產(chǎn)企業(yè)的工藝路線也是有很大差別，總體來說，可以分為三類：傳統(tǒng)工藝：亞適量菌種+單罐等電+離交+噴漿造粒；最新工藝：溫敏型菌種+濃縮連續(xù)等電+變晶+生物飼料（肥料）；混合工藝：亞適量菌種+單罐等電+離交+變晶+噴漿造粒，溫敏型菌種+濃

6、縮連續(xù)等電+變晶+噴漿造粒5。這三種工藝的區(qū)別主要體現(xiàn)在發(fā)酵、提取以及環(huán)保方面， 淀粉和糖的工藝相對來說都比較成熟，區(qū)別不大，之所以把工藝這樣區(qū)別，主要是從技術(shù)的更新替代方面來說。最新的工藝并不能代表是最先進(jìn)的技術(shù)，并不一定是最佳工藝，隨著技術(shù)進(jìn)步，可能會有更好更完善的工藝來代替。對于發(fā)酵來說，菌種的影響因素至關(guān)重要，它影響轉(zhuǎn)化率和單罐產(chǎn)量，最終影響著生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)效益。從長遠(yuǎn)和發(fā)展的觀點(diǎn)來說，高產(chǎn)酸菌種的使用勢在必行，高產(chǎn)酸菌種不僅僅是指溫敏型菌種，也包括產(chǎn)酸和轉(zhuǎn)化率高的亞適量菌種6。發(fā)酵原輔料的選擇也很重要，隨著國家政策的變化，能找到更好更經(jīng)濟(jì)的原輔料來進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)已經(jīng)影響到了企業(yè)的利潤空

7、間，對谷氨酸企業(yè)來說，相同的工藝比拼的就是原輔料的消耗和價(jià)格了，比如氮源，豆?jié)?、氨基酸粉、玉米漿等都可以作為氮源使用，因?yàn)閮r(jià)格差異較大，用哪種用多少如何合理分配使用以期達(dá)到最佳發(fā)酵成績尤為重要。2、生產(chǎn)所用設(shè)備味精加工設(shè)備與選型根據(jù)味精生產(chǎn)工藝可知，其生產(chǎn)設(shè)備包括：原料處理設(shè)備（粉碎、蒸煮、糖化設(shè)備）、培養(yǎng)基制備設(shè)備、菌種選育及培養(yǎng)擴(kuò)大設(shè)備、發(fā)酵設(shè)備、空氣凈化系統(tǒng)、谷氨酸分離設(shè)備、味精制造設(shè)備（中和、脫色、除鐵、結(jié)晶設(shè)備等）、計(jì)量包裝設(shè)備等。其中，關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備為糖化設(shè)備、發(fā)酵設(shè)備、分離設(shè)備、中和罐、脫色罐、結(jié)晶設(shè)備等。2.1糖化設(shè)備分為間歇糖化設(shè)備和連續(xù)糖化設(shè)備，間歇糖化設(shè)備又稱糖化鍋，為一罐

8、體，由加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、出料系統(tǒng)、加曲裝置等構(gòu)成，糖化的整個(gè)過程都始終處于糖化鍋中。而連續(xù)糖化設(shè)備則由后熟器、真空裝置、糖化鍋、液曲罐、冷凝器、硫酸桶等組成 7。2.2發(fā)酵設(shè)備近幾年，新設(shè)計(jì)的240,450,790等大型和超大型發(fā)酵罐不斷投入生產(chǎn)，為氨基酸工業(yè)的發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)8。由我國獨(dú)立研發(fā)設(shè)計(jì)的7933大型發(fā)酵罐已經(jīng)投產(chǎn)，該設(shè)備是目前國內(nèi)外最大的氨基酸發(fā)酵罐，全部使用國產(chǎn)化材料制作，由我國工程技術(shù)人員和技術(shù)工人制作和安裝調(diào)試，突破諸多技術(shù)難點(diǎn)，取得成功9。經(jīng)過近幾年的研發(fā)和生產(chǎn)摸索，在滿足工藝條件下，發(fā)酵罐容積與電機(jī)功率之比為1 0.7，如3503發(fā)酵罐配用250電機(jī)，450

9、 發(fā)酵罐配用300電機(jī)10。2.3脫色設(shè)備國內(nèi)主要脫色方法有活性炭脫色和離子交換樹脂脫色，活性炭類型較多，用于味精脫色活性炭，主要有粉末狀藥用炭和-15顆?；钚蕴績煞N11。2.4結(jié)晶設(shè)備真空煮晶鍋通常用于分批操作對蔗糖、味精、檸檬酸等進(jìn)行結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶過程完成時(shí)，破壞真空，由底閥排放至分離機(jī)（通常用三足式離心機(jī)）分離母液，得到谷氨酸鈉的濕晶體12。味精行業(yè)近年來設(shè)計(jì)的新型內(nèi)熱攪拌結(jié)晶罐，不但設(shè)備大型化，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)量高，同時(shí)節(jié)能效果也極為顯著，因此目前全國味精行業(yè)已在使用。2.5分離設(shè)備去除粘附在味精晶體上的母液和水分，借助離心力的作用，將晶體上的液體甩去。結(jié)晶分離多采用三足式離心機(jī)，為減輕勞

10、動強(qiáng)度可用三足式下卸料離心機(jī)或臥式活塞推料離心機(jī)提高效率13。三足式過濾離心機(jī)是最早出現(xiàn)的一種過濾式離心機(jī)，至今目前仍廣泛應(yīng)用于生物工業(yè)，由于各種新技術(shù)的相繼應(yīng)用，三足式過濾離心機(jī)得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多新型的自動操作的三足式過濾離心機(jī)，整個(gè)操作在完全自動的周期性循環(huán)過程下進(jìn)行14。2.6干燥設(shè)備根據(jù)味精產(chǎn)品性質(zhì)和質(zhì)量要求選擇干燥設(shè)備，因含有結(jié)晶水，所以干燥溫度需嚴(yán)格控制，以不超過80為宜。干燥設(shè)備可用箱式烘房、真空箱式干燥、氣流干燥、帶式干燥、振動流化床式干燥等。振動流化床式干燥特點(diǎn)適合于味精干燥，振動流化干燥器是在干燥器內(nèi)裝有振動床的裝置15。味精晶體在振動床上被通入干燥器內(nèi)的干熱空氣所

11、干燥。3、生產(chǎn)中配料選擇通過查閱資料，發(fā)現(xiàn)影響谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)的因素有很多, 有時(shí)在菌種、發(fā)酵培養(yǎng)基及種子培養(yǎng)基無任何變化的情況下, 生產(chǎn)中出現(xiàn)周期延長或縮短, 產(chǎn)酸、提取收率不穩(wěn)定, 發(fā)酵生產(chǎn)波動, 使成本上升,效益下降, 令管理者十分頭疼。往往就是采取減少或增加糖蜜、玉米漿用量, 更換菌種等措施16。實(shí)際在谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中很難找到菌種與生物素用量最佳配比, 不是生物素用量多了, 就是少了, 造成周期不穩(wěn)定。生物素用量固定的前提下, 發(fā)酵生產(chǎn)中周期, 產(chǎn)酸, 及收率出現(xiàn)波動, 往往是原材料變化。如新進(jìn)南方糖蜜生物素含量發(fā)生變化, 生產(chǎn)淀粉的玉米產(chǎn)地的變化造成糖液中各種營養(yǎng)成份含量波動, 玉米漿

12、質(zhì)量的變化等關(guān)鍵因子17, 由于目前大部分谷氨酸發(fā)酵廠家化驗(yàn)手段及儀器都存在缺陷, 不能準(zhǔn)確測出原材料營養(yǎng)成份及含量, 給穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)帶來了很大困難, 加強(qiáng)原材料特別是關(guān)鍵因子化驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確分析勢在必行, 也是谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)穩(wěn)定的基礎(chǔ), 另外菌種配方、性能也是不可忽視的一個(gè)方面。4、結(jié)束語近幾年，味精生產(chǎn)設(shè)備向大型化、自動化發(fā)展。發(fā)酵罐向大型化、自動化方向發(fā)展，致力打造綠色生產(chǎn)、穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)能生產(chǎn)。在味精生產(chǎn)工藝上，科研技術(shù)人員不斷對設(shè)備、生產(chǎn)條件、配料等進(jìn)行研發(fā)改革。在充分認(rèn)識行業(yè)差距，借鑒國內(nèi)外、業(yè)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，不斷技術(shù)創(chuàng)新，加速企業(yè)技術(shù)進(jìn)步，為味精工業(yè)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。味精工業(yè)是技術(shù)

13、密集型產(chǎn)業(yè)，展望未來，味精工業(yè)將會達(dá)到更高水平，味精工業(yè)前景將更加美好。 參考文獻(xiàn)1吳蘊(yùn)初：中國的味精大王 我國工商業(yè)發(fā)展紀(jì)實(shí)之十一.東南大學(xué)STS研究中心.蔣玲.參考經(jīng)濟(jì)報(bào) 2008.08.29 第012版.2Sano Chiaki. History of glutamate production.The American Journal of Clinical Nutrition，2009， Vol.90 (3)，pp.728S-732S3孫芝楊.鮮味劑的應(yīng)用及發(fā)展前景J.中國調(diào)味品.2011.36（6）.4 王宏斌, 趙曙光.基于PCS7的味精生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的研究與開發(fā).20115 趙二

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