味精發(fā)酵工藝專業(yè)培訓(xùn)教材

1、味精發(fā)酵工藝專業(yè)培訓(xùn)教材味精是調(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(guó)菜里用的最多，也可用于湯和調(diào)味汁。一：簡(jiǎn)介第一階段：從面筋中別離到氨基酸與從海帶中別離到L谷氨酸結(jié)晶體是同樣的物質(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。第三階段：隨著科學(xué)的進(jìn)步及生物技術(shù)的開展我國(guó)味精廠都采用以糧食為原料通過微生物發(fā)酵、提取、精制而得到符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的谷氨酸鈉二：味精的開展史三：谷氨酸生物合成途徑糖經(jīng)過酵解途徑EMP和單磷酸己糖途徑HMP生成丙酮酸；一方面丙酮酸氧化脫羧生成乙酰CoA，另一方面經(jīng)CO2固定作用生成草酰乙酸，兩者合成檸檬酸進(jìn)入

2、三羧酸循環(huán)TCA；三羧酸循環(huán)的中間產(chǎn)物-酮戊二酸在谷氨酸脫氫酶的催化下，復(fù)原氨基化合成谷氨酸。中間產(chǎn)物葡萄糖-酮戊二酸谷氨酸谷氨酸脫氫酶NH4+抑 制可劃分為四個(gè)工藝階段： 1原料的預(yù)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谷氨酸制取味精及味精成品加工。因此，味精生產(chǎn)廠一般都設(shè)置糖化車間、發(fā)酵車間、提取車間、精制車間為主要生產(chǎn)車間。四：味精的生產(chǎn)過程一：原料的預(yù)處理及 淀粉水解糖的制備 以玉米為原料 目的：在于初步破壞原料結(jié)構(gòu)，以便提高 原料的利用率，同時(shí)去除固體雜質(zhì)，防止機(jī)器磨損。1、原料的預(yù)處理常用的篩選機(jī)：振動(dòng)篩和轉(zhuǎn)筒篩，其中振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。用于原料

3、粉碎的設(shè)備除盤磨機(jī)外，還有錘式粉碎機(jī)和輥式粉碎機(jī)。2、淀粉水解糖的制備 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,因?yàn)榈矸壑械鞍踪|(zhì)的含量低,所以經(jīng)過液化的混合液可直接參加糖化酶進(jìn)入糖化階段, 液化過程中除了加淀粉酶還要加氯化鈣,整個(gè)液化時(shí)間約30min。淀粉漿液化后,通過冷卻器降溫至60進(jìn)入糖化罐,參加糖化酶進(jìn)行糖化，溫度控制在60左右,pH值4.5,糖化時(shí)間1832h。結(jié)束后,將糖化罐加熱至8085,滅酶30min。過濾得葡萄糖液,經(jīng)過壓濾機(jī)后進(jìn)行油水別離(一冷別離,二冷別離),再經(jīng)過濾后連續(xù)消毒后進(jìn)入發(fā)酵罐。2、淀粉水解糖的制備二種子擴(kuò)大培養(yǎng)及谷氨酸發(fā)酵谷氨酸棒桿

4、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。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、鈍齒棒桿菌9常用的生產(chǎn)菌株1.菌種的選擇本工藝選用谷氨酸棒桿菌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3032下恒溫培養(yǎng)1824h，取出后存放于4冰箱內(nèi)，隨時(shí)取用。2.菌種的活化 為了獲得大量健壯的細(xì)胞，一級(jí)種子培養(yǎng)基應(yīng)該營(yíng)養(yǎng)豐富，有利于菌體的生長(zhǎng)繁殖。為了防止培養(yǎng)過程中因產(chǎn)生有機(jī)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。3.一級(jí)種子培養(yǎng)通過

5、一級(jí)種子擴(kuò)大培養(yǎng)后，種量仍不能滿足發(fā)酵用的需要，因此需要進(jìn)一步擴(kuò)大培養(yǎng)，二級(jí)培養(yǎng)基方面組成應(yīng)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(jí)種子接到發(fā)酵罐后能很快適應(yīng)環(huán)境。經(jīng)過二級(jí)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(jí)種子培養(yǎng)。4.二級(jí)種子培養(yǎng)三 發(fā) 酵滅菌設(shè)備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(dòng)性差，容易將維持管堵塞，同時(shí)真空冷卻器及薄板加熱器的加工制造本錢較高，因而應(yīng)用較少。發(fā)酵設(shè)備國(guó)內(nèi)味精廠大多采用機(jī)械攪拌通風(fēng)通用式發(fā)酵罐，罐體大小在50m3到

6、200m3之間。對(duì)于發(fā)酵過程采用人工控制，檢測(cè)儀表不能及時(shí)反映罐內(nèi)參數(shù)變化，因而發(fā)酵進(jìn)程表現(xiàn)出波動(dòng)性，產(chǎn)酸率不穩(wěn)定?？諝膺^濾除菌供給系統(tǒng)首先由高空采氣塔采集高空潔凈空氣，經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后導(dǎo)入冷凝器、油水別離器兩級(jí)處理，再送入貯氣罐，進(jìn)而經(jīng)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(jí)冷卻設(shè)備。滅 菌開始發(fā)酵前，先進(jìn)行空罐滅菌，將設(shè)備以及各個(gè)管道中的雜菌除盡。將制備好的葡萄糖液，采用連續(xù)滅菌，將培養(yǎng)基注入發(fā)酵罐中。發(fā)酵培養(yǎng)基 發(fā)酵培養(yǎng)基不僅提供菌體生長(zhǎng)繁殖所需要的營(yíng)養(yǎng)和能量，而且是形成谷氨酸的物質(zhì)來源，因

7、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(shè)備，工藝條件和原料來源不同而異。通常可以采用以下配比百分比進(jìn)行發(fā)酵，水解糖1214，KCL0.05,尿素0.50.8，MgSO40.06,玉米0.6ml,Ph7.0,Na2HPO40.17。過濾的濾液葡萄糖液冷卻到32，進(jìn)入發(fā)酵罐發(fā)酵，用冷卻水調(diào)溫，每隔12小時(shí)升溫12，當(dāng)發(fā)酵時(shí)間接近34h時(shí)，溫度升至37。加水使糖化液濃度為14%，發(fā)酵時(shí)間為34h，發(fā)酵菌種的產(chǎn)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。谷氨酸發(fā)酵參數(shù)與控制國(guó)內(nèi)常用菌株的最適生長(zhǎng)

8、溫度為30-34，產(chǎn)生谷氨酸的最適溫度為3436。012h的發(fā)酵前期，主要是長(zhǎng)菌階段；發(fā)酵12h后，菌體進(jìn)入平衡期，增殖 速度變得緩慢；溫度提高到3436，谷氨酸的生成量就增加。溫度的控制一般發(fā)酵前期pH控制在左右，發(fā)酵中、后期pH控制在7.07.2，調(diào)低pH的目的在于提高與谷氨酸合成有關(guān)的酶的活力。尿素被谷氨酸生產(chǎn)菌細(xì)胞的脲酶所分解放出氨，因而發(fā)酵液的pH會(huì)上升。發(fā)酵過程中，由于菌體不斷利用氨，以及有機(jī)酸和谷氨酸等代謝產(chǎn)物進(jìn)入發(fā)酵液，使N源缺乏和發(fā)酵液pH下降，需再次流加尿素。2. pH的控制谷氨酸產(chǎn)生菌是兼性好氧菌，故控制適當(dāng)?shù)难跞芰渴种匾?。在?shí)際生產(chǎn)中，攪拌轉(zhuǎn)速固定不變，通常用調(diào)節(jié)通風(fēng)

9、量來改變供氧水平。通風(fēng)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。3. 溶解氧的控制微生物的生長(zhǎng)大致可分為適應(yīng)期、對(duì)數(shù)期、穩(wěn)定期、衰老期。種齡：一級(jí)種子菌齡控制在1112h，二級(jí)種子菌齡為78h。4. 種齡和種量的控制種量：指接入發(fā)酵罐內(nèi)種子的量占發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵培養(yǎng)基量的百分比。接種量的多少對(duì)適應(yīng)期的延續(xù)時(shí)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(zhǎng)速度過快，菌體嬌嫩，不強(qiáng)壯，提前衰老自溶，后期產(chǎn)酸不高；如果接種量過少，那么菌體增長(zhǎng)緩慢，會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵時(shí)間延長(zhǎng)，容易染菌。生產(chǎn)上為了控制泡沫，除了在發(fā)酵罐內(nèi)安裝機(jī)械消泡器外，還在發(fā)酵時(shí)參加消泡

10、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?jǐn)?shù))，泡敵的用量為0.02%0.03%(體積分?jǐn)?shù))。5.泡沫的控制谷 氨 酸 的 提 取發(fā)酵液進(jìn)入等電點(diǎn)中和罐，進(jìn)入罐前使溫度降為22。谷氨酸的等電點(diǎn)為pH3.2。加硫酸調(diào)節(jié)pH值，該過程要先以較快的速率加酸，將pH先調(diào)整至5.0，停止加酸與攪拌1.5h，保證晶體增長(zhǎng)。然后繼續(xù)緩慢加酸調(diào)整，直至pH降為3.2，溫度冷卻至8，使之到達(dá)等電點(diǎn)，停止中和及攪拌。谷氨酸沉淀后用離心泵送到離心 別離機(jī)進(jìn)行別離，得到谷氨酸的凝稱物。谷氨酸提取工序然后進(jìn)入二次中和罐加水加純堿中和成谷氨酸鈉，加水溶解溫度為4060，碳酸鈉調(diào)pH5.6，中和溫度控制在70以內(nèi)。得到谷氨酸鈉的溶液再進(jìn)入精制工序。這一工序中包括流體輸送，傳熱，離心別離等谷氨酸鈉的制備谷氨酸制取味精及味精成品加工提取工序后得到的谷氨酸鈉鹽溶液進(jìn)入活性炭脫色器脫色，別離，再進(jìn)入離子交換柱除去Ca2+、Fe2+、Mg2+等金屬離子。脫色液進(jìn)入結(jié)晶罐進(jìn)行濃縮結(jié)晶，當(dāng)波美度到達(dá)29.5時(shí)參加晶種，蒸發(fā)結(jié)晶到80時(shí)放入助晶槽。谷氨酸鈉精制工序結(jié)晶槽內(nèi)真空度為0.0750.085Mpa，溫度為70，