味精的生产工艺及发展现状

摘要:味精是人们生活中不可或缺的发酵产品，本文将简绍一般的味精生产工艺，探究该行业的上中下游的发展情况。

关键词：味精，工艺，现状

Production technology and development status of monosodium glutamate

X food and biological engineering, the 105-2 class, student number: x

Abstract: Monosodium glutamate fermentation products is indispensable in people's daily life, the MSG production process are introduced briefly, in general, to explore the industry from upstream to downstream development.

Keywords: monosodium glutamate, process, status

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1 前言

味精的主要成分是谷氨酸钠，谷氨酸钠是谷氨酸的钠盐。通过控制短杆菌的发酵，可以制得谷氨酸。谷氨酸的功用很多，是人们生活中不可或缺的物质。该论文将详细地描述谷氨酸发酵的原料，操作要点和发展现状。

2 谷氨酸生产工艺

2. 1 谷氨酸的功用

（1）合成人体代谢所需的其他氨基酸。

（2）降低血液中氨中毒作用。

（3）参与脑蛋白代谢和糖的代谢。脑组织只能氧化谷氨酸，而不能氧化其他氨基酸。

（4）对于防治脑震荡或脑神经损伤有一定的疗效，长期适当的服用谷氨酸，可提高神经有缺陷儿童的智力。

（5）生产味精，作重要的调味品。

2. 2 谷氨酸发酵的一般原料

（1）碳源：淀粉（玉米、小麦、甘薯、大米等），糖蜜（甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜），醋酸，乙醇，正烷烃（液体石蜡）。

（2）氮源：氨水、尿素、碳酸氢铵等。

（3）另外还添加一定量的磷酸钾、硫酸镁、硫酸铁等无机盐类和生物素、硫胺(维生素B2)，而且还必须加入适量的青霉素和界面活性剂。

2.3 谷氨酸发酵的生产流程

3 谷氨酸生产的发展现状

3.1 谷氨酸提取的工艺路线及其技术

现有“等电离交”工艺技术收率高，但存在辅料消耗大、废水多等缺陷；“浓缩等电转晶工艺”辅料消耗低、废水少且质量好，但存在谷氨酸收率低的缺点；“喷浆造粒工艺”消除了高浓废水的污染，但又造成严重的废气污染，环境问题随着味精制造规模的扩大而呈加重趋势。无废低耗工艺的构建吸取上述提取技术及高浓废水治理技术的优点而摒弃其缺

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点，实现高收率、高质量、低物耗及资源综合利用等优势的集成，是构建谷氨酸提取无废低耗工艺的目标。基于此目标构建的谷氨酸提取无废低耗生产工艺。无废低耗工艺采用新型的具有“细晶消除”功能的等电结晶工艺，以降低等电母液中残留谷氨酸浓度，提高一步等电结晶的收率；同时以等电母液中残留谷氨酸的二次结晶技术替代现有的离子交换技术，以降低硫酸、液氨等辅料的消耗；将谷氨酸二次结晶和清洁工艺的蒸发浓缩巧妙结合，在不增加蒸气消耗的前提下，有效地解决高浓废水污染问题。工艺目标：谷氨酸提取总收率≥９３％，接近等电离交工艺；不再消耗离子交换所需的硫酸和液氨，也无额外产生的工艺废水[1]。

3.2 发酵罐的优化

气升双环流发酵罐是按照新的生物反应工程原理研制而成的一类新型大规模生物反应器，它首先应用于谷氨酸发酵生产，经三个多月的生产试验，以乳酸作为风量控制判断，几十批次的平均产酸率达9.5％，对淀粉水解糖的糖酸转化率55％，一次冷冻等电收率超过83％。与传统标准机械搅拌罐比较，显示出明显的优点，具有普遍意义[2]。

3.3 谷氨酸发酵过程建模及其仿真软件的开发

微生物发酵过程具有高度的非线性和时变性,其内在机理非常复杂。随着市场需求增长,发酵罐从几立方米发展到上千立方米,若操作控制不当,将会造成极大的经济损失。另外,实际发酵过程还存在着生产周期较长等缺点,由于这些原因,对于发酵过程的实验研究就有很多的,因此设计发酵仿真软件,对发酵过程的实验研究有较大的价值。建立能够描述过程机理特征的数学模型是实现仿真功能,开发发酵仿真软件的前提和基础。在建立动力学模型之后,使用曲线拟合和遗传算法对模型中的未知参数进行辨识,利用求解后模型的仿真结果,证明了算法的有效性和模型的可行性。模型能较好的反应发酵过程主要状态变量的变化情

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况。在得到准确动力学模型基础上,利用Matlab强大的数学计算功能和VB在图形化界面设计方面的优势,结合VB、Matlab以及Access三者之间的动态数据交换技术,开发了一套具有友好用户界面和较强功能的发酵过程仿真软件,实现对谷氨酸发酵过程的模拟。 最后,利用仿真软件得到的大量发酵仿真数据,建立了BP神经网络发酵预估模型,为进一步研究发酵过程控制以及各个具体的控制变量的优化打下了基础[3]。

3.4 菌种的改良

谷氨酸是一种典型的传统大宗发酵产品,在其发酵控制中,pH是一项重要参数。筛选广域pH耐受的谷氨酸高产菌株,有利于在实际生产中减少液氨和浓硫酸用量,降低生产过程中粗放操作对发酵产量造成的影响。利用基因组改组技术选育广域pH耐受的谷氨酸高产菌,并通过扩增片段长度多态性(AFLP)对改组菌与原始菌进行DNA多态性分析。其中SW07-01、SW07-02和T613-85,在低pH条件下表现出明显的生长优势;SW07-01、SW07-03和T613-85具有较强的高pH耐受能力;发酵产酸量最高的是SW07-01和SW07-06。因此, SW07-01确定为基因组改组的原始出发菌。 SW07-01培养至对数中前期(约5 h),对其进行X射线诱变及DES诱变。利用建立的筛选方法筛选得到7株优良菌株,其中低pH耐受性提高的四株菌:D-D-2-2、D-D-2-3、D-D-2-17、X-D-8和高pH耐受性提高的三株菌:D-G-6-13、D-G-6-32、D-G-7-2。以上述七株诱变菌株为母本进行第一轮基因组改组,得到了三株pH耐受性有所提高并且产酸优于原始菌的F1代改组菌F1-1-1、F1-1-4和F1-2-2。再以F1代改组菌为母本进行第二轮改组,筛选得到了F2-1-17、F2-2-7、F2-8-18、F2-9-11四株广域pH耐受的谷氨酸高产菌株。 对F2代改组菌、F1代改组菌、诱变菌和原始菌的pH适应性及发酵特性进行了比较。原始菌的耐受pH范围为5.0-10.8,经过诱变和改组,菌株的pH耐受性得到提高,其中F1代菌株中,低pH耐受可至4.8,高pH最高可至11.2;F2代菌株中最大pH耐受范围是4.6-11.4。摇瓶中F2代改组菌平均产酸较原始菌提高了76.7%,其中最高的F2-2-7提高了93.3%[4]。

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3.5 发酵液的除菌材料的发展

对陶瓷膜在谷氨酸发酵液除菌过程中的应用进行了实验研究。实现了除菌、洗菌、浓缩过程连续化操作,浓缩倍数达到25倍，选择了合适孔径的陶瓷膜,确定了膜的操作条件和再生方式。当加水量为发酵液量的0.1倍时,水洗后谷氨酸收率＞99.7%，除菌率＞99.98%[5]。

3.6 味精废水的治理

味精生产过程中排放的低浓度及中等浓度的废水(CODCr = 800—3000mg/L) ,如淘米水、洗布水、离交冲柱水及精制冲洗水等 ,治理起来相对容易 ,对环境的污染也较小。通常所说的味精废水是指味精发酵液提取谷氨酸后排放的母液。国内多采用清洁生产法，物理处理法（蒸发浓缩法、膜分离工艺等），化学处理法（凝絮法，中和法，加热沉淀法），生物处理法等。单独采用某一种方法治理难以达到满意的效果。在味精废水的治理中 ,必须根据生产的工艺、废水的水质水量、当地的环境以及回收利用的情况 ,联合采用物理的、化学的以及生物的方法 ,并进行优化组合 ,方可实现味精废水的综合治理[6]。

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参考文献

[1] 张建华，杨玉岭，孙付保，毛忠贵. 谷氨酸提取产业现状与无废化发展方向[A]. 生 物加工过程,2009，(7)6:1-7.

[2] 崔冠明,张灿丽. 气升双环流发酵罐在谷氨酸生产中的应用[J].中国调味品，1999，（4）：13-15.

[3] 蔡文旋. 谷氨酸发酵过程建模及其仿真软件的开发.

[4] 杜巧燕. 应用基因组改组技术选育广域pH耐受的谷氨酸高产菌株.

[5]王焕章，许赵辉等. 陶瓷膜在谷氨酸发酵液除菌过程中的应用[J]. 食品与发酵工业,2001,27(5).

[6] 陶涛,詹德昊,芦秀青,金儒霖. 味精废水治理的现状及进展[J]. 环境污染治理技术与设备,2002,3(1):69-73.

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