《味精的生產技術》PPT課件.ppt

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味精的生產技術 L 谷氨酸鈉 精化1121 郭如海 主要內容 認識產品追根求源生產技術 1分子結構 一產品的認識 L 谷氨酸單鈉的一水化合物 俗稱味精 2產品性質 物理性質 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 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 生物性質 作為腦組織的能源降低血液中氨中毒 H2O 3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 神經衰弱 癲癇病 胃酸缺乏等病的作用 4產品的用途 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產品的標準 二追根求源 1產品的誕生及發(fā)展 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 1908年日本東京大學池田菊苗試驗 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 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 勞動強度大 對設備要求高 需耐酸設備 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)生了革命性的變化 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 來自百度百科 2產品生產方法比較 3現在常用的生產方法目前主要的生產方法為發(fā)酵法 三生產技術 1原料及要求 谷氨酸發(fā)酵以糖蜜和淀粉為主要原料 糖蜜 是制糖工廠的副產物 分為甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜兩大類 糖蜜原料 不宜直接用來作為谷氨酸發(fā)酵的碳源 因含豐富的生物素 預處理方法 活性碳或樹脂吸附法和亞硝酸法吸附或破壞生物素 也可以在發(fā)酵液中加入表面活性劑吐溫60或添加中青霉素 淀粉 來自薯類 玉米 小麥 大米等大米進行浸泡磨漿 再調成15Bx 調pH6 0 加細菌a 淀粉酶進行液化 85 30min 加糖化酶60 糖化24h 過濾后可供配制培養(yǎng)基 以及氮源料 尿素或氨水 2生產原理 谷氨酸鈉發(fā)酵生產工藝流程圖 3工藝流程 1 玉米為原料生產味精工藝概述及工藝流程圖玉米為原料生產味精全過程可劃分為四個工藝階段 1 原料的預處理及淀粉水解糖的制備 2 菌種的活化及種子液的制備 3 發(fā)酵 4 谷氨酸制取味精及成品加工 2 原料預處理及淀粉水解糖制備2 1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 同時去除固體雜質 防止機器磨損 用于除雜的設備為篩選機 常用的是振動篩和轉筒篩 其中振動篩結構較為簡單 使用方便 用于原料粉碎的設備除盤磨機外 還有錘式粉碎機和輥式粉碎機 盤磨機廣泛用于磨碎大米 玉米 豆類等物料 而錘式粉碎機應用于薯干等脆性原料的中碎和細碎作用 輥式粉碎機主要用于粒狀物料的中碎和細碎 2 2淀粉水解糖制備在工業(yè)生產上將玉米淀粉水解為葡萄糖的過程稱為淀粉的糖化 所制得的糖液稱為淀粉水解糖 由于谷氨酸生產菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源 因而必須將淀粉水解為葡萄糖 才能供發(fā)酵使用 目前 國內許多味精廠采用雙酶法制糖工藝 首先 淀粉先要經過液化階段 然后在與 淀粉酶作用進入糖化階段 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 應為淀粉中蛋白質的含量低于原來的大米 所以經過液化的混合液可直接加入糖化酶進入糖化階段 而不用像以大米為原材料那樣液化后需經過板筐壓濾機濾去大量蛋白質沉淀 液化過程中除了加淀粉酶還要加氯化鈣 整個液化時間約30min 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60 進入糖化罐 加入糖化酶進行糖化 糖化溫度控制在60 左右 pH值4 5 糖化時間 4工藝流程說明及主要工藝參數 18 32h 糖化結束后 將糖化罐加熱至80 85 滅酶30min 過濾得葡萄糖液 經過壓濾機后進行油水分離 一冷分離 二冷分離 再經過濾后連續(xù)消毒后進入發(fā)酵罐 3 菌種的活化及種子液的制備從試管斜面出發(fā) 經活化培養(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)酵罐提供足夠數量的健壯的生產種子 3 1菌種選擇玉米為原料發(fā)酵生產味精常用菌株有 谷氨酸棒桿菌 黃色短桿菌 乳糖發(fā)酵短桿菌 嗜氨小桿菌 硫殖短桿菌等 國產菌株有 北京棒桿菌AS1 299 北京棒桿菌7338 北京棒桿菌D110 棒桿菌S 944 鈍齒棒桿菌AS1 542 鈍齒棒桿菌HU7251 本工藝選用谷氨酸棒狀桿菌3 2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0 1 葡萄糖 上 在30 32 下恒溫培養(yǎng)18 24h 取出后存放于4 冰箱內 隨時取用 3 3一級種子培養(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ph下降而造成菌體老化 所以培養(yǎng)基的含糖量要低 一般在2 5 左右 3 3二級種子培養(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 經過二級種子培養(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) 4 發(fā)酵過程與控制種子擴大培養(yǎng)為保證谷氨酸發(fā)酵過程所需的大量種子 發(fā)酵車間內設置有種子站 完成生產菌種的擴大培養(yǎng)任務 從試管斜面出發(fā) 經活化培養(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 用于滅菌的工藝除采用連消塔 維持罐一噴淋冷卻系統(tǒng)外 還可采用噴射加熱器 維持管 真空冷卻系統(tǒng)或薄板換熱器滅菌系統(tǒng) 但由于糖液粘度較大 流動性差 容易將維持管堵塞 同時真空冷卻器及薄板加熱器的加工制造成本較高 因而應用較少 發(fā)酵設備 國內味精廠大多采用機械攪拌通風通用式發(fā)酵罐 罐體大小在50m3到200m3之間 對于發(fā)酵過程采用人工控制 檢測儀表不能及時反映罐內參數變化 因而發(fā)酵進程表現出波動性 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)酵車間還有一套空氣過濾除菌及供給系統(tǒng) 首先由高空采氣塔采集高空潔凈空氣 經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 進而經焦炭 瓷環(huán)填充的主過濾器和纖維分過濾器除菌后 送至發(fā)酵罐使用 在北方地區(qū)由于空氣濕度小 溫度低 還可采用空氣壓縮 冷卻過濾流程 省去一級冷卻設備 4 1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 工藝條件和原料來源不同而異 通?？梢圆捎靡韵屡浔?百分比 進行發(fā)酵 菌種采用B9 T6 13菌株 水解糖12 14 氯化鉀 KCL 0 05 尿素0 5 0 8 MgSO40 06 玉米0 6ml pH7 0 Na2HPO40 17 4 2谷氨酸發(fā)酵參數與控制過濾的濾液冷卻到32 進入發(fā)酵罐發(fā)酵 用冷卻水調溫 每隔12小時升溫1 2 當發(fā)酵時間接近34h時 溫度升至37 加水使糖化液濃度為14 發(fā)酵時間為34h 發(fā)酵菌種的產酸量與葡萄糖量之比為50 具體來說有溫度 pH 氧溶量 菌種種齡 種量 泡沫的控制 4 2 1溫度的控制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34 36 0 12h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 溫度提高到34 36 谷氨酸的生成量就增加 4 2 2pH的控制一般發(fā)酵前期pH控制在7 5 8 5左右 發(fā)酵中 后期pH控制在7 0 7 2 調低pH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 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代謝產物進入發(fā)酵液 使N源不足和發(fā)酵液pH下降 需再次流加尿素 4 2 3溶解氧的控制谷氨酸產生菌是兼性好氧菌 故控制適當的氧溶量十分重要 在實際生產中 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 m3 m3 min 每分鐘向1m3的發(fā)酵液中通入0 1cm3無菌空氣 用1 0 1表示 4 2 4種齡和種量的控制微生物的生長大致可分為適應期 對數期 穩(wěn)定期 衰老期 種齡 一級種子菌齡控制在11 12h 二級種子菌齡為7 8h 種量 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)酵時間延長 容易染菌 4 2 5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 一般為發(fā)酵液的0 1 0 2 體積分數 泡敵的用量為0 02 0 03 體積分數 5 谷氨酸提取及谷氨酸制備工藝谷氨酸的提取一般采用等電點 離子交換法 國內有些味精廠還采用等電點 鋅鹽法 鹽酸水解 等電點法及離子交換膜電滲析法提取谷氨酸 但存在廢水污染大 生產成本高 技術難度大等問題 應用上受到限制 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22 然后加硫酸中和 使其pH值從7 0降至3 2 溫度從22降至8 該過程要先以較快的速率加酸 將pH先調整至5 0 停止加酸與攪拌1 5h 保證晶體增長 然后繼續(xù)緩慢加酸調整 直到pH降為3 2 溫度冷卻至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 用碳酸鈉將谷氨酸溶液的pH值調到5 6 T 70 等達到等電點后 發(fā)酵液進入等電點中和罐 進入罐前使溫度降為22 由于谷氨酸等電點只有3 2左右 需要加硫酸調節(jié)pH值 該過程要先以較快的速率加酸 將pH先調整至5 0 停止加酸與攪拌1 5h保證晶體增長 然后繼續(xù)緩慢加酸調整 直至pH降為3 2左右 溫度冷卻至8 達到等電點停止攪拌 谷氨酸沉淀分離之后可以獲得粗糙晶體 5 1谷氨酸鈉制取將谷氨酸凝聚物充入二次中和罐 然后加水加純堿中和成谷氨酸鈉 加水溶解溫度為40 60 Na2CO3調pH至5 6 中和溫度控制在70 以內 接著將谷氨酸鈉鹽溶液充入活性炭脫色器脫色 分離 再進入離子交換柱除去Ca2 Fe2 Mg2 等金屬離子 即可得到高純度的谷氨酸鈉溶液 將純凈的谷氨酸鈉溶液導入結晶罐 進行減壓蒸發(fā) 當波美度達到295波美時放入晶種 進入育晶階段 根據結晶罐內溶液的飽和度和結晶情況實時控制谷氨酸鈉溶液輸入量及進水量 經過十幾小時的蒸發(fā)結晶 當結晶形體達到一定要求 物料積累到80 高度時 將料液放至助晶槽 結晶長成后分離出味精 送去干燥和篩選 精制車間加工的谷氨酸產品為谷氨酸單鈉 即味精 粗品經提純 加工 包裝 得到成品 5主要生產設備 表1原料預處理及制糖過程設備 表2谷氨酸發(fā)酵工藝設備 表3等電點離子換法提取谷氮酸工藝設備 表4味精精制設備 6關鍵過程與技術 發(fā)酵過程 菌種的選擇 溫度的控制以及pH的控制 7優(yōu)缺點及改進方法 謝謝觀賞 結束