味精的生产.

味精的生产精化1321周兵学号：2013274108原料及要求名称要求含碳原料质量要求淀粉纯淀粉≥93%，水分≤14%，蛋白质≤0.5，灰分≤0.2%，酸度≤20ml，SO2≤30毫克/公斤大米水分：14.62%,纯淀粉：74%左右，蛋白质：6.59%，脂肪：1.44%，矿物质：0.79%，纤维素：0.01%玉米水分：14.03%，纯淀粉：73%左右去，蛋白质：6.42%，脂肪：1.02%，矿物质：0.64%，纤维素：0.26%，维生素：0.01%糖蜜浓度为18～20%，PH为7.0～7.5，灭菌：80～90℃，除去黑色素，灰分等杂质名称要求含氮原料质量要求尿素含氮量≥46%，水分≤1.0%，不溶物≤0.5%，铁≤0.05%氨水含氮量：20～25%铵盐含氮量≥17.6%，NH4HCO3≥98%，游离硫酸≤0.002%，重金属≤0.001%生产原理谷氨酸是由谷氨酸棒杆菌以葡萄糖为原料生产的一种呈味氨基酸，其代谢机理为：葡萄糖经过糖酵解（EMP途径）途径和单磷酸已糖途径（HMP途径）生成丙酮酸，一方面丙酮酸脱羧生成乙酰，另一方面CO2固定作用生成草酰乙酸，两者合成柠檬酸进入三羧酸循环途径（TCA循环），由三羧酸循环的中间产物α-酮戊二酸在谷氨酸脱氢酶的催化下，还原氨基化合成谷氨酸。由于谷氨酸棒杆菌为生物素缺陷型突变株，要在培养基中添加适量（浓度应在5ug/L左右）生物素维持细胞正常生长和控制细胞膜的透性达到高产谷氨酸的目的。回收的谷氨酸并无鲜味，将其进行中和精制得到味精。(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6生产原理工艺流程斜面培养摇瓶扩大培养种子罐扩大培养水解预处理过滤发酵等电调节沉淀离心溶解中和制味精空气压缩机冷却气液分离过滤除菌除铁过滤脱色浓缩结晶离心干燥拌盐粉碎粉状味精干燥筛选成品味精原料空气菌种粗谷氨酸氨水小晶体大晶体污水处理杂质配料淀粉水解糖固体工艺流程说明及主要工艺参数1.玉米为原料生产味精工艺概述玉米为原料生产味精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)菌种的活化及种子液的制备；(3)发酵；(4)谷氨酸制取味精及成品加工。2.原料预处理及淀粉水解糖制备2.1原料的预处理目的：初步破坏原料结构，提高原料的利用率，同时去除固体杂质，防止机器磨损。设备：①筛选机，常用的是振动筛和转筒筛，其中振动筛结构较为简单，使用方便。②盘磨机，锤式粉碎机和辊式粉碎机。淀粉α-淀粉酶液化淀粉糊精低聚糖水解葡萄糖2.2淀粉水解糖制备在工业生产上将玉米淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称为淀粉水解糖。由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源，因而必须将淀粉水解为葡萄糖，才能供发酵使用。目前，国内许多味精厂采用双酶法制糖工艺。首先，淀粉先要经过液化阶段，然后在与β-淀粉酶作用进入糖化阶段。首先利用α-淀粉酶将淀粉浆液化,降低淀粉粘度并将其水解成糊精和低聚糖,应为淀粉中蛋白质的含量低于原来的大米,所以经过液化的混合液可直接加入糖化酶进入糖化阶段,而不用像以大米为原材料那样液化后需经过板筐压滤机滤去大量蛋白质沉淀。液化过程中除了加淀粉酶还要加氯化钙,整个液化时间约30min。一定温度下液化后的糊精及低聚糖在糖化罐内进一步水解为葡萄糖。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4.5,糖化时间18~32h。糖化结束后,将糖化罐加热至80～85℃,灭酶30min。过滤得葡萄糖液,经过压滤机后进行油水分离(一冷分离,二冷分离),再经过滤后连续消毒后进入发酵罐。3.菌种的活化及种子液的制备从试管斜面出发，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种子。3.1菌种选择玉米为原料发酵生产味精常用菌株有：谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌、嗜氨小杆菌、硫殖短杆菌等。国产菌株有：北京棒杆菌AS1.299、北京棒杆菌7338、北京棒杆菌D110、棒杆菌S-944、钝齿棒杆菌AS1.542、钝齿棒杆菌HU7251。本工艺选用谷氨酸棒状杆菌。3.2菌种的活化把保藏在斜面上的菌体移接到活化斜面（培养基中添加0.1%葡萄糖）上，在30~32℃下恒温培养18~24h，取出后存放于4℃冰箱内，随时取用。3.3一级种子培养为了获得大量健壮的细胞，一级种子培养基应该营养丰富，有利于菌体的生长繁殖。为了避免培养过程中因产生有机酸引起培养基ph下降而造成菌体老化，所以培养基的含糖量要低，一般在2.5%左右。温度：30～32℃时间：10-12h3.4二级种子培养通过一级种子扩大培养后，种量仍不能满足发酵用的需要，因此需要进一步扩大培养，二级培养基方面组成应与发酵培养基原料组成一致，只是配比上可有差异，这样就保证了二级种子接到发酵罐后能很快适应环境。经过二级种子培养之后，一般来说，种量能够满足需求，但是有些要求高种量还可以采用三级种子培养。温度：32～34℃时间：6-8h4.发酵过程与控制4.1发酵培养基发酵培养基不仅提供菌体生长繁殖所需要的营养和能量，而且是形成谷氨酸的物质来源，因此，要求发酵培养基含有足够的碳源和氮源，其量比种子培养基中含量要高出很多，发酵培养基的组成和配比，因菌种，设备，工艺条件和原料来源不同而异。通常可以采用以下配比（百分比）进行发酵，菌种采用B9，T6-13菌株，水解糖12~14，氯化钾（KCL）0.05,尿素0.5~0.8，MgSO40.06,玉米0.6ml,pH7.0,Na2HPO40.17。4.2谷氨酸发酵参数与控制过滤的滤液冷却到32℃，进入发酵罐发酵，用冷却水调温，每隔12小时升温1～2℃，当发酵时间接近34h时，温度升至37℃。加水使糖化液浓度为14%，发酵时间为34h，发酵菌种的产酸量与葡萄糖量之比为50％。具体来说有温度，pH，氧溶量，菌种种龄、种量，泡沫的控制。4.2.1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。4.2.2pH的控制谷氨酸产生菌的最适宜PH：6.5～8.0.一般发酵前期pH控制在7.5-8.5左右，发酵中、后期pH控制在7.0～7.2，在将近放罐时pH：6.5～6.8为好。4.2.3溶解氧的控制谷氨酸产生菌是兼性好氧菌，故控制适当的氧溶量十分重要。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。4.2.4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。4.2.5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)。5.谷氨酸提取及谷氨酸制备工艺谷氨酸的提取一般采用等电点—离子交换法，国内有些味精厂还采用等电点—锌盐法、盐酸水解—等电点法及离子交换膜电渗析法提取谷氨酸。但存在废水污染大，生产成本高，技术难度大等问题，应用上受到限制。具体来说包括三个步骤，酸中和、碱中和、等电点分离。其中酸中和、碱中和过程就是向中和罐盘管内注入冷冻盐水，将发酵液温度调到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。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℃。等达到等电点后，发酵液进入等电点中和罐，进入罐前使温度降为22℃，由于谷氨酸等电点只有3.2左右，需要加硫酸调节pH值，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，直至pH降为3.2左右，温度冷却至8℃，达到等电点停止搅拌，谷氨酸沉淀分离之后可以获得粗糙晶体。5.1谷氨酸钠制取结晶罐助晶槽加水、Na2CO3分离器干燥器分离筛谷氨酸钠晶体谷氨酸钠盐谷氨酸凝聚物中和罐脱色器将谷氨酸凝聚物充入二次中和罐，然后加水加纯碱中和成谷氨酸钠，加水溶解温度为40～60℃，Na2CO3调pH至5.6，中和温度控制在70℃以内，接着将谷氨酸钠盐溶液充入活性炭脱色器脱色，分离，再进入离子交换柱除去Ca2+、Fe2+、Mg2+等金属离子，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295波美时放入晶种,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。精制车间加工的谷氨酸产品为谷氨酸单钠，即味精。粗品经提纯、加工、包装，得到成品。主要生产设备工艺操作主要设备功能过筛筛选机去除固体杂质，使原料颗粒均匀浸泡浸泡桶使原料内部结构松散粉碎盘磨机使原料磨碎，便于液化调浆调浆桶调节淀粉乳浓度液化液化锅在α一淀粉酶作用下.将淀粉转化为糊精和低聚糖灭酶液化锅升温使酶失活配料配料桶用草酸调节PH至4.5糖化糖化锅利用榕化酶将糊精和低聚糖转化为葡萄糖表1原料预处理及制糖过程设备工艺操作主要设备功能配料配料桶使发酵培养基中营养物混合均匀灭菌连消塔杀灭发酵培养荃中的杂菌维持维持罐协助杀菌冷却喷淋冷却器冷却至发酵温度接种发酵机械搅拌通风发酵罐完成谷氨酸发酵过程表2谷氨酸发酵工艺设备工艺操作主要设备功能等电点中和中和桶使谷氨酸在等电点附近结晶析出淌槽沉淀池使祖谷氨酸晶体沉淀与菌体、细谷氨酸分离离心离心式甩干机将粗谷氨酸中液体初步甩干离子交换处理离子交换柱对谷氮酸母液选择吸附,与杂质分离,再经洗脱、浓缩,制取谷氨酸表3等电点离子换法提取谷氮酸工艺设备表4味精精制设备工艺操作主要设备功能中和中和捅谷氨酸和碱反应生成味精除铁中和桶用硫化钠去除Fe2+过滤板框压滤机分离固体沉淀杂质脱色炭柱利用活性炭吸附作用分离中和液中的色素浓缩结晶真空煮晶锅析出味精晶体分离三足式离心机将味精晶体和母液分开干燥振动式干燥床气流干燥使味精晶体干燥过筛振动筛将不同大小的味精颗拉分开包装封口机包装后,塑料袋封口关键过程与关键技术关键过程：谷氨酸发酵关键技术：1、菌种选育2、发酵条件的确定与控制该技术的优缺点及改进方法优点缺点改进方法①原料来源广泛；②反应平和、污染小；③发酵周期短、产物易提取；④产品质量高，杂质少；⑤有利于机械自动化生产，劳动强度低生产效率较高。①发酵过程中易产生泡沫，影响发酵；②设备要求高、成本大；③细胞膜磷脂量生成过多，不利于谷氨酸排出；④需要理想的生产菌种，还需要严密的生产管理和严格的生化操作，否则会由于微生物感染而造成很大的损失。在生产流程的主要阶段实行自动化控制分离时可采用膜分离