味精的生产技术.ppt
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1、味精的生产技术(L-谷氨酸钠)精化1121 郭如海主要内容n认识产品认识产品n追根求源追根求源 n生产技术生产技术 1 分子结构一 产品的认识L-谷氨酸单钠的一水化合物,俗称味精。2 产品性质物理物理性质性质:白色柱状或粉末状结晶白色柱状或粉末状结晶白色柱状或粉末状结晶白色柱状或粉末状结晶 纯晶的分子量为纯晶的分子量为纯晶的分子量为纯晶的分子量为147.1147.13 3 密度密度密度密度 1.538g/ml1.538g/ml 化学性质:化学性质:高温下,易变为焦谷氨酸钠高温下,易变为焦谷氨酸钠碱性或强酸性溶液中,沉淀或难于溶解碱性或强酸性溶液中,沉淀或难于溶解生物性质:生物性质:作为脑组织的
2、能源作为脑组织的能源降低血液中氨中毒降低血液中氨中毒H2O3 产品的功能具有提鲜、滋补、开胃、助消化的能力以及治疗慢性肝炎、肝昏迷、神经衰弱、癫痫病、胃酸缺乏等病的作用 4 产品的用途作为日常生活中的食品调味剂食品生产中的添加剂治疗一些疾病中的辅助药剂5 产品的标准二 追根求源1 产品的诞生及发展第一阶段:1866年德国人HRitthasen(里德豪森)博士从面筋中分离到氨基酸,他们称谷氨酸,根据原料定名为麸酸或谷氨酸(因为面筋是从小麦里提取出来的)。1908年日本东京大学池田菊苗试验,从海带中分离到L谷氨酸结晶体,这个结晶体和从蛋白质水解得到的L谷氨酸是同样的物质,而且都是有鲜味的。第二阶段
3、:以面筋或大豆粕为原料通过用酸水解的方法生产味精,在1965年以前是用这种方法生产的。这个方法消耗大,成本高,劳动强度大,对设备要求高,需耐酸设备。第三阶段:随着科学的进步及生物技术的发展,使味精生产发生了革命性的变化。自1965年以后我国味精厂都采用以粮食为原料(玉米淀粉、大米、小麦淀粉、甘薯淀粉)通过微生物发酵、提取、精制而得到符合国家标准的谷氨酸钠,为市场上增加了一种安全又富有营养的调味品,用了它以后使菜肴更加鲜美可口。(来自百度百科)(来自百度百科)2 产品生产方法比较 制造方法制造方法制造方法制造方法原理原理原理原理原料原料原料原料优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点改时方向改时方向改时
4、方向改时方向 蛋白质水解蛋白质水解蛋白质水解蛋白质水解法法法法蛋白质是由许蛋白质是由许多多-氨基酸氨基酸的分子缩合而的分子缩合而成,将其水解成,将其水解即可得到相应即可得到相应的氨基酸的氨基酸面筋、豆饼、面筋、豆饼、玉米蛋白玉米蛋白水解操作易于水解操作易于掌握掌握原料来源少,原料来源少,价格高,得率价格高,得率低,对设备腐低,对设备腐蚀性大劳动繁蚀性大劳动繁重重此法古老,此法古老,现已极少使现已极少使用,已被发用,已被发酵法代替酵法代替 合成法合成法合成法合成法高温、高压下高温、高压下将原料羰化,将原料羰化,氰氨化,水解氰氨化,水解以及中和精制以及中和精制碳化物、丙烯碳化物、丙烯醛、糠醛、丙醛
5、、糠醛、丙烯腈烯腈不用粮食为原不用粮食为原料料需要高温高压需要高温高压的条件,设备的条件,设备要求高、严密要求高、严密性好性好一般工厂不一般工厂不适于生产适于生产发酵法发酵法发酵法发酵法淀粉水解、菌淀粉水解、菌种培育使配料种培育使配料发酵,提取谷发酵,提取谷氨酸将其精制氨酸将其精制含糖原料、碳含糖原料、碳氢化合物等氢化合物等原料来源丰富,原料来源丰富,得率高,成本得率高,成本低,有利于机低,有利于机械化自动化生械化自动化生产产需严密的生产需严密的生产管理和严格的管理和严格的生化操作,否生化操作,否则会由于微生则会由于微生物感染而造成物感染而造成很大的损失很大的损失需要理想的需要理想的生产菌种生
6、产菌种3 3 3 3 现在常用的生产方法现在常用的生产方法现在常用的生产方法现在常用的生产方法 目前主要的生产方法为发酵法目前主要的生产方法为发酵法目前主要的生产方法为发酵法目前主要的生产方法为发酵法三 生产技术1 原料及要求谷氨酸发酵以糖蜜和淀粉为主要原料。糖蜜:是制糖工厂的副产物,分为甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜两大类。糖蜜原料:不宜直接用来作为谷氨酸发酵的碳源,因含丰富的生糖蜜原料:不宜直接用来作为谷氨酸发酵的碳源,因含丰富的生物素。物素。预处理方法:活性碳或树脂吸附法和亚硝酸法吸附或破坏生预处理方法:活性碳或树脂吸附法和亚硝酸法吸附或破坏生物素。也可以在发酵液中加入表面活性剂吐温物素。也可以在发
7、酵液中加入表面活性剂吐温60或添加中或添加中青霉素。青霉素。淀粉:来自薯类、玉米、小麦、大米等大米进行浸泡磨浆,再调成大米进行浸泡磨浆,再调成15Bx,调,调pH6.0,加细菌,加细菌a-淀粉酶淀粉酶进行液化,进行液化,85 30min,加糖化酶,加糖化酶60 糖化糖化24h,过滤后可供,过滤后可供配制培养基。配制培养基。以及氮源料:尿素或氨水以及氮源料:尿素或氨水2 生产原理 谷氨酸钠发酵生产工艺流程图谷氨酸钠发酵生产工艺流程图谷氨酸钠发酵生产工艺流程图谷氨酸钠发酵生产工艺流程图 3 工艺流程 1.1.玉米为原料生产味精工艺概述及工艺流程图玉米为原料生产味精工艺概述及工艺流程图玉米为原料生产
8、味精全过程可划分为四个工艺阶段玉米为原料生产味精全过程可划分为四个工艺阶段:(1):(1)原料的预处理及淀粉水解糖原料的预处理及淀粉水解糖的制备;的制备;(2)(2)菌种的活化及种子液的制备;菌种的活化及种子液的制备;(3)(3)发酵;发酵;(4)(4)谷氨酸制取味精及成品谷氨酸制取味精及成品加工。加工。2.2.原料预处理及淀粉水解糖制备原料预处理及淀粉水解糖制备 2.1 2.1 原料的预处理原料的预处理 此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构,以便提高原料的利用率,同时去除固体杂质,此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构,以便提高原料的利用率,同时去除固体杂质,防止机器磨损。用于除杂的设备为筛选
9、机,常用的是振动筛和转筒筛,其中振动筛结构较为简防止机器磨损。用于除杂的设备为筛选机,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。用于原料粉碎的设备除盘磨机外,还有锤式粉碎机和辊式粉碎机。盘磨机广泛单,使用方便。用于原料粉碎的设备除盘磨机外,还有锤式粉碎机和辊式粉碎机。盘磨机广泛用于磨碎大米、玉米、豆类等物料,而锤式粉碎机应用于薯干等脆性原料的中碎和细碎作用,用于磨碎大米、玉米、豆类等物料,而锤式粉碎机应用于薯干等脆性原料的中碎和细碎作用,辊式粉碎机主要用于粒状物料的中碎和细碎。辊式粉碎机主要用于粒状物料的中碎和细碎。2.2 2.2 淀粉水解糖制备淀粉水解糖制备 在工业生产上将玉
10、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,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,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,然后在与然后在与-淀粉酶作用进入糖化阶段。首先利用淀粉酶作用进入糖化阶段。首先利用-淀粉酶将淀粉浆液化淀粉酶将淀粉浆液化,降低淀粉粘
11、度并将降低淀粉粘度并将其水解成糊精和低聚糖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所以经过液化的混合液可直接加入糖化酶进入糖化阶段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,整个液化时间约整个液化时间约30min30min。一定温度下液化。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。淀粉浆液化后后的糊精及低聚糖在糖
12、化罐内进一步水解为葡萄糖。淀粉浆液化后,通过冷却器降温至通过冷却器降温至6060进进入糖化罐入糖化罐,加入糖化酶进行糖化。糖化温度控制在加入糖化酶进行糖化。糖化温度控制在6060左右左右,pH,pH值值4.5,4.5,糖化时间糖化时间 4 工艺流程说明及主要工艺参数 1832h1832h。糖化结束后。糖化结束后,将糖化罐加热至将糖化罐加热至808085,85,灭酶灭酶30min30min。过滤得葡萄糖液。过滤得葡萄糖液,经过压经过压滤机后进行油水分离滤机后进行油水分离(一冷分离一冷分离,二冷分离二冷分离),),再经过滤后连续消毒后进入发酵罐。再经过滤后连续消毒后进入发酵罐。3.3.菌种的活化及
13、种子液的制备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。发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。3.1 3.1菌种选择菌种选择 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:北京棒杆菌杆菌、嗜氨小杆菌、硫殖短杆菌等。国产菌株有:北京棒杆菌AS1.299AS1.299、北京棒杆菌、北京棒杆菌733873
14、38、北京棒杆菌、北京棒杆菌D110D110、棒杆菌、棒杆菌S-944S-944、钝齿棒杆菌、钝齿棒杆菌AS1.542AS1.542、钝齿棒杆菌、钝齿棒杆菌HU7251HU7251、。、。本工艺选用谷氨酸棒状杆菌本工艺选用谷氨酸棒状杆菌 3.2 3.2菌种的活化菌种的活化 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%0.1%葡萄糖)上,在葡萄糖)上,在30323032下恒温培养下恒温培养1824h1824h,取出后存放于,取出后存放于44冰箱内,随时取用。冰箱内,随时取用。3.3 3.3 一级种子培养一级种子培养 为了获得大量健壮的细
15、胞,一级种子培养基应该营养丰富,有利于菌体的生长繁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殖。为了避免培养过程中因产生有机酸引起培养基phph下降而造成菌体老化,所以培养下降而造成菌体老化,所以培养基的含糖量要低,一般在基的含糖量要低,一般在2.5%2.5%左右。左右。3.3 3.3二级种子培养二级种子培养 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,这培
16、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。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。4.4.发酵过程与控制发酵过程与控制 种子扩大培养为保证谷氨酸发酵过程所需的大量种子,发酵车间内设置有种子种子扩大培养为保证谷氨酸发酵过程所需的大量种子,发酵车间内设置有种子站,完成生产菌种的扩大培养任务。从试管斜面出发,经活化培养,摇瓶培养,扩站,完
17、成生产菌种的扩大培养任务。从试管斜面出发,经活化培养,摇瓶培养,扩谷氨酸发酵开始前,首先必须配制发酵培养基,并对其作高温短时灭菌处理。用于谷氨酸发酵开始前,首先必须配制发酵培养基,并对其作高温短时灭菌处理。用于灭菌的工艺除采用连消塔灭菌的工艺除采用连消塔维持罐一喷淋冷却系统外,还可采用喷射加热器维持罐一喷淋冷却系统外,还可采用喷射加热器维持维持管管真空冷却系统或薄板换热器灭菌系统。但由于糖液粘度较大,流动性差,容易真空冷却系统或薄板换热器灭菌系统。但由于糖液粘度较大,流动性差,容易将维持管堵塞,同时真空冷却器及薄板加热器的加工制造成本较高,因而应用较少。将维持管堵塞,同时真空冷却器及薄板加热器
18、的加工制造成本较高,因而应用较少。发酵设备,国内味精厂大多采用机械搅拌通风通用式发酵罐,罐体大小在发酵设备,国内味精厂大多采用机械搅拌通风通用式发酵罐,罐体大小在50m50m3 3到到200m200m3 3之间。对于发酵过程采用人工控制,检测仪表不能及时反映罐内参数变化,因之间。对于发酵过程采用人工控制,检测仪表不能及时反映罐内参数变化,因而发酵进程表现出波动性,产酸率不稳定。由于谷氨酸发酵为通风发酵过程,需供而发酵进程表现出波动性,产酸率不稳定。由于谷氨酸发酵为通风发酵过程,需供给无菌空气,所以发酵车间还有一套空气过滤除菌及供给系统。首先由高空采气塔给无菌空气,所以发酵车间还有一套空气过滤除
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