生产管理知识_味精的生产技术--生化法制味精

味精的生产技术 一生化法制味精 班级 精化1122演讲者 李文祥 一 认识产品 味精又名 味之素 学名 氨基戊二酸一纳 主要成分 谷氨酸钠化学式 C5H8O4NNa H2O摩尔质量 187 13gmol 1分子结构 物理性质 外观是八面柱状晶体 不溶于纯酒精 乙醚 丙酮等有机溶剂 易溶于水 比重为1 65 熔点为195 在120 以上逐渐失去分子中的晶体水 在适量盐酸溶液中的比旋光度 a D 2 25 16 在0 2 谷氨酸一钠溶液中的PH值为7 0 20 2 与碱作用 生成谷氨酸二钠盐 加酸后又生成单钠盐 HCl NaC5H8O4N NaCl HCl C5H8O4NHCl NaC5H8O4N HCl C5H9O4N NaCl 化学性质 1 与酸作用 生成谷氨酸 或者谷氨酸盐酸盐 NaC5H8O4N NaOH Na2C5H7O4N H2O 3 在水溶液中加热 引起部分失水而生成焦谷氨酸钠 H2C一CH2H2C一CH2 O CCH一COONa O CCH一COONa H2O OHH2NN H H2O 在酸或碱作用下 NaC5H8O4N 味精的功能及应用 功能 味精可以增进人们的食欲 提高人体对其他各种食物的吸收能力 对人体有一定的滋补作用 因为味精里含有大量的谷氨酸 是人体所需要的一种氨基酸 96 能被人体吸收 形成人体组织中的蛋白质 它还能与血氨结合 形成对机体无害的谷氨酰胺 解除组织代谢过程中所产生的氨的毒性作用 又能参与脑蛋白质代谢和糖代谢 促进氧化过程 对中枢神经系统的正常活动起良好的作用 味精中的主要成分谷氨酸钠还具有治疗慢性肝炎 肝昏迷 神经衰弱 癫痫病 胃酸缺乏等病的作用 应用 食品风味增强剂 医药 肝脏病患的辅助药物 神经中枢及大脑皮质的补剂 药用谷氨酸内服片 谷氨酸钠注射液 谷氨酸钙注射液 乙酰谷氨酸注射液等 还可用于日用品工业 如用焦谷氨酸钠制高级润肤剂等 质量标准 规格 指标 项目 单位 晶体 粉状 95 味精 95 味精 80 味精 追根求源 尽管味精广泛存在于日常食品中 但谷氨酸以及其它胺基酸对于增强食物鲜味的作用 在20世纪早期 才被人们科学地认识到 1907年 日本东京帝国大学的研究员池田菊苗发现了一种 昆布 海带 汤蒸发后留下的棕色晶体 即谷氨酸 这些晶体 尝起来有一种难以描述但很不错的味道 这种味道 池田在许多食物中都能找到踪迹 尤其是在海带中 池田教授将这种味道称为 鲜味 继而 他为大规模生产谷氨酸晶体的方法申请了专利 池田教授将谷氨酸钠称为 味之素 这种风靡整个日本的 味之素 很快传入中国 改名叫 味精 不久 味精风靡全世界 成为人们不可缺少的调味品 味精是人所共知的调味品 它的诞生至今还不到100年 说起味精的发明 纯属一种偶然 1908年的一天中午 日本帝国大学的化学教授池田菊苗坐到餐桌前 由于在上午完成了一个难度较高的实验 此刻他的心情特别舒展 因此当妻子端上来一盘海带黄瓜片汤时 池田一反往常的快节奏饮食习惯 竟有滋有味地慢慢品尝起来了 池田这一品 竟品出点味道来了 他发现今天的汤味道恃别的鲜美 一开始他还以为是今天心情特别好的缘故 再喝上几口觉得确实是鲜 这海带和黄瓜都是极普通的食物 怎么会产生这样的鲜味呢 池田自言自语起来 嗯 也许海带里有奥妙 职业敏感使教授一离开饭桌 就又钻进了实验室里 他取来一些海带 细细研究起来 这一研究 就是半年 半年后 池田菊苗教授发表了他的研究成果 在海带中可提取出一和叫做谷氨酸钠的化学物质 如把极少量的谷氨酸钠加到汤里去 就能使味道鲜美至极 池田在发表了上述研究成果后 他便转向了其他的工作 当时一位名叫铃木三朗助的日本商人 正和他人共同研究从海带中提取碘的生产方法 当他一看到池田教授的研究成果后 灵机一动立刻改变了主意 好哇 咱们不搞提取碘的事了 还是用海带来提取谷氨酸钠吧 铃木按响了池田家的门铃 一位学者和一位商人就此携起手来 池田告诉铃木 从海带中提取谷氨酸钠作为商品出售不够现实 因为每10公斤的海带中只能提出0 2克的这种物质 可是 在大豆和小麦的蛋白质里也含有这种物质 利用这些廉价的原料也许可以大量生产谷氨酸钠 池田和铃木的合作很快就结出了硕果 不久后 一种叫 味之素 的商品出现在东京浅草的一家店铺里 广告做得大大的 家有味之素 白水变鸡汁 一时间 购买 味之素 的人差一点挤破了店铺的大门 发展历程 味精 学名谷氨酸钠 其发展大致有三个阶段 第一阶段 1866年德国人H Ritthasen 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 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 我国的发展历史 1925年 吴蕴初将自己的生产工艺公开 以做好向欧美行销的准备 1926 1927年吴蕴初还将 佛手牌 味精的配方 生产技术等 向英 美 法等化学工业发达国家申请专利 并获批准 这也是中国历史上 中国的化学产品第一次在国外申请专利 1926年 佛手牌味精获得美国费城世界博览会金奖 1930年 1933年 吴蕴初的味精继续在世界博览会上连续获得奖项 佛手牌味精打入了欧洲等海外市场 日本 味之素 在东南亚的市场也被中国产品取代 按照北洋政府的专利法 吴蕴初的味精专利可以享有5年的专利保护 1926年 吴蕴初宣布 放弃味精的国内的专利 希望全国各地大量仿造生产 此后 国内各地先后出现了十几个味精品牌 国货味精市场极大繁荣 日本的 味之素 除了在日本关东军占领的我国东北地区外 在中国的其他地区再也难见踪影 1925年 因有了声势浩大的五卅运动相助 日货更受抵制 本来无力与味精竞争的味 素更趋颓萎 连南洋的华侨也弃日货味 素 改用了国货味精 进入了 天厨 佛手牌味精不但打入了南洋各国市场 而且很快就成了该市场的紧俏商品 谷氨酸的生产方法 一 蛋白质水解法 极少使用 二 合成法 三 发酵法 广泛应用 蛋白质水解法 蛋白质是由许多a 氨基酸的分子缩合而成的 将蛋白质水解 可得到相应的氨基酸 OO 水解 一N一CH一C一N一CH一C一N一CH一C H2OHR HR HR OHOO H一N一CH一C一OH H一N一C一OH H一N一CH一C一OH HR HR HR 蛋白质的分子中也可能存在谷酰胺 经水解也可得到谷氨酸 水的催化剂可以用酸 20 HCL或40 H2SO4 碱 20 NaOH或14 Ba OH 2 或用蛋白酶 但碱水解得到的产物为光学消旋体 即DL一型氨基酸 而酸水解或酶水解得到的主要为L一型氨基酸 因此 生产上均用酸水解 也可用酶法 蛋白质一般来自植物性蛋白质原料 如面筋 豆饼 玉米蛋白等 方法是借盐酸在高温和较长时间条件下水解 一般要150 1 5小时或者110 24小时才能水解完全 由水解液提取谷氨酸可采用盐酸法和中和法两种方法 前者是利用谷氨酸盐酸法在浓盐酸中溶解度极小的特性 将溶液浓缩 提高盐酸的含量 则谷氨酸盐酸盐结晶析出 经与其他氨基酸分离后再加碱中和至谷氨酸等电点pH3 2 是谷氨酸析出 COOHCOOH CH2 2 CH2 2 CHNH2CL NaOH CHNH2 NaCL H2O谷氨酸盐酸盐谷氨酸 中和法是将水解液调pH5 6 6 5 先使中性氨基胺沉淀除去后再调pH3 2 使谷氨酸沉淀析出 析出的谷氨酸结晶经中和精制 便得到谷氨酸一钠 味精 蛋白质水解法制造味精的工艺流程为 每吨99 味精需要耗用湿面筋 含蛋白质20 4 计 12t 或耗用干面筋 以含蛋白质74 1 3 85t 或耗用豆粕 以含蛋白质14 5 20t 蛋白质水解制作味精是最古老的一个方法 其 优点 水解操作易于掌控缺点 原料来源少 价格高 得率低 对设备腐蚀性打 劳动繁重 合成法制味精 合成法是用碳化物 丙烯腈 丙烯醛 糠醛等为原料 在高温下合成的 如 CH2 CHCN CO H2 可逆反应 羰化 Co CO 4 120 20MPa 以异戊醇为溶剂NC一CH2一CH2一CHO氰氨化 NH3 HCNNC一CH2一CH2一CH一CN NH2水解 NaOH 2MPa NaOOC一CH2一CH2一CH一COONa NH2 H2SO4HOOC一CH2一CH2一CH一COOH NH2 H2SO4HOOC一CH2一CH2一CH一COOH NH2 配成浓度52 分割是利用L一谷氨酸与DL一谷氨酸溶解度不同 加晶种使L一谷氨酸结晶析出 如将DL一谷氨酸配成52 浓度 加热至50 加进5 的L一谷氨酸晶种 保醛50 30分钟 可得到30 L一谷氨酸 取出L一谷氨酸后 D一谷氨酸也析出30 即与L一谷氨酸等量 然后将D一谷氨酸固体加热到190 200 便全部变成DL一谷氨酸 在进行分割 循环处理 此外 也有用酶解法进行分割的 合成法优点 不用粮食原料 缺点 需要高温高压 设备需求高 严密 严密性好 不适于一般工厂生产 发酵法制味精 原料 淀粉质原料 玉米 小麦 甘薯 大米等 糖蜜原料 甘蔗糖蜜 甜菜糖蜜 氮源料 尿素或氨水 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 葡萄糖经糖酵解 EMP 和单磷酸己糖途径 HMP 生成丙酮酸 一方面丙酮酸脱羧生成乙酰CoA 另一方面经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 TCA循环 由三羧酸循环的中间产物 一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 要在培养基中添加亚适量 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 该技术改进之处 合理利用原材料 采用新工艺 新技术 提高技术水平 生产设备大型化 自动化 关键设备先进化 加强废水治理和综合利用 提高环境效益 淀粉原料的要求 尽可能采用纯淀粉含量高的 而蛋白质 酸度和灰分等杂质较低的工业淀粉 对于劣质淀粉 使用前应加以精制处理 力争淀粉原料的相对稳定 以保证发酵生产的稳定性 一般精制淀粉杂质含量比粗制淀粉少 精制淀粉纯淀粉量通常在83 84 左右 粗制巅峰含淀粉量仅在78 80 左右 味精的生产全过程可以划分为四个工艺阶段 原料的预处理及淀粉水解糖的制备液化和糖化 淀粉先要经过液化阶段 然后再与淀粉酶作用进入糖化阶段 种子扩大培养及谷氨酸发酵谷氨酸发酵是一个复杂的微生物成长过程 谷氨酸菌摄取原料的营养 并通过体内特定的酶进行复杂的生化反应 谷氨酸的提取利用氨基酸的两性性质 谷氨酸的等电点在pH3 0处 谷氨酸在此酸碱度时溶解度最低 可经长时间的沉淀得到谷氨酸 粗得的谷氨酸经过干燥后封装成袋保存 谷氨酸制取味精及味精成品加工谷氨酸钠溶液经过活性炭脱色及离子交换柱去除Ca Fe Mg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状况实时控制谷氨酸钠溶液输入量和进水量 进过十几个小时的蒸发结晶 当结晶形体达成一定要求 物料积累到80 高度时 将料液放至助晶槽 结晶成长后分离出味精 送去干燥和筛选 发酵法制造谷氨酸是国内外使用最广泛的一种方法 发酵法制作谷氨酸的工艺流程大致如下 中和 脱色 真空煮晶 分离 干燥 筛分 成品 味精 由此流程图可知 制造过程基本分为淀粉水解 种子培养发酵提取 精制等几个工序 由于发酵是目前主要的生产方法 因此着重介绍发酵法 发酵法的优缺点 优点 原料来源丰富 含糖原料 碳氢化物等经微生物发酵均可获得需要的产品 不像水解法那样 只能利用蛋白质为原料 得率高 成本低 按目前发酵法水平 每100Kg糖发酵转化为谷氨酸可达45Kg左右 如用碳氢化物 转化率可高达70 以上 成本较水解法低50 以上 有利于机械化自动化生产 劳动强度降低 生产率较高缺点 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 此外还需要理想的生产菌种 原料预处理及制糖工艺过程与设备 谷氨酸发酵工艺设备 等电点离子换法提取谷氨酸工艺设备 味精精制工艺及设备 关键过程与关键技术 1 菌种制备的整个过程牢固无菌概念 严防杂菌污染 2 流加糖消毒灭菌温度不宜过高 切要迅速降温至30 45 105 在搅拌以防止糖液的焦化产生焦糖和色素 流加过程中残糖控制量不宜忽高忽低 3 等电点法提取谷氨酸注意A 发酵液纯度高 谷氨酸 残糖比值高 胶体少 提前除菌体好 B 发酵液处理要及时 C 加酸调pH 温度 育晶时间 搅拌服从结晶规律 特别是观察到晶体后 要停止搅拌2h育晶 否则产物无法沉淀 D 谷氨酸结晶中要控制条件 避免 型结晶析出 4 中和使用NaCO3 在pH7左右得到谷氨酸一钠 在pH9 10得到的谷氨酸二钠 因此中和严格控制反应的pH 5 注意配料顺序 硫酸镁和磷酸氢二钾应分别溶解 交叉加入 工艺参数 谷氨酸发酵过程中的工艺参数 食用味精的七大禁忌 一忌 高温使用烹调菜肴时 如果在菜肴温度很高的时投入味精就会发生化学变化 使味精变成焦谷氨酸钠 这样 非但不能起到调味作用 反而会产生轻微的毒素 对人体健康不利 科学实验证明 在70 90 的温度下 味精的溶解度最好 所以 味精投放的最佳时机是在菜肴将要出锅的时候 若菜肴需勾芡的话 味精投放应在勾芡之前 根据高温不应放味精这个道理可以得知 您在上浆挂糊时也不必加味精 二忌 低温使用温度低时味精不易溶解 如果您想吃拌菜需要放味精提鲜时 可以把味精用温开水化开 晾凉后浇在凉菜上 三忌 用于碱性食物在碱性溶液中 味精会起化学变化 产生一种具有不良气味的谷氨酸二钠 所以烹制碱性食物时 不要放味精 如鱿鱼是用碱发制的 就不能加味精 三忌 用于碱性食物在碱性溶液中 味精会起化学变化 产生一种具有不良气味的谷氨酸二钠 所以烹制碱性食物时 不要放味精 如鱿鱼是用碱发制的 就不能加味精 四忌 用于酸性食物味精在酸性菜肴中不易溶解 酸度越高越不易溶解 效果也越差 五忌 用