7谷氨酸制味精.ppt

7谷氨酸制味精 从发酵液中提取得到的谷氨酸 仅仅是味精生产中的半成品 谷氨酸与适量的碱进行中和反应 生成谷氨酸一钠 其溶液经脱色 除铁 钙 镁等离子 再经蒸发 结晶 分离 干燥 筛选等单元操作 得到高纯度的晶体或粉体味精 这个生产过程统称为精制 谷氨酸一钠不仅酸味消失 而且有很强的鲜味 阈值为0 03 谷氨酸一钠的商品名称就是味精或味素 如果谷氨酸与过量的碱作用生成的是谷氨酸二钠 则不具有味精的鲜味 7 1味精的性质 味精的主要物理性质结构式 OOC CH2 CH2 CHNH3 COO Na H2O分子量 187 13结晶 晶体的形状属斜方晶系 在显微镜下观察 其晶形为棱柱状的八面体 相对密度 1 65熔点 195 在120 以上逐渐失去结晶水 比旋光度 D20 25 16 C 10 2MHCl 水溶液的pH 在3 谷氨酸一钠水溶液中的pH为7 0 味精的主要化学性质 谷氨酸一钠具有一个羧基 COOH 一个羧酸钠 COONa 一个氨基 NH2 所以呈中性 与酸作用生成谷氨酸或谷氨酸盐酸盐 与碱作用生成谷氨酸二钠 加酸后又生成谷氨酸一钠 热稳定性 在120 下失去结晶水 在155 下分子内脱水 225 以上分解 若其水溶液长时间受热 会引起失去 生成焦谷氨酸一钠 味精的生理作用和安全性 味精是一种强碱弱酸盐 在水溶液中可以完全电离变成谷氨酸离子和钠离子 谷氨酸是氨基酸的一种 也是构成蛋白质的基本单位 是人体和动物的重要营养物质 谷氨酸一钠被人体吸收后同样也电离成谷氨酸离子和钠离子而分别参与人体的代谢活动 所以 味精作为调味品除了能增加食品的美味 在人体中具有特殊的生理作用 谷氨酸虽非人体必需氨基酸 但它在生物体蛋白质代谢中是一种十分活跃的物质 谷氨酸通过转氨反应把氨基酸转移到酮酸上 合成人体代谢所需要的其它氨基酸 脑组织只能氧化谷氨酸 而不能氧化其它氨基酸 谷氨酸能与蛋白质的分解代谢中所产生的氨相结合 变成谷氨酰胺 当葡萄糖供应不足时谷氨酰胺能起组织的能源作用 它能通过血脑障壁 因此 谷氨酸对改进和维持脑机能是必要的 谷氨酸有降低血液中氨中毒的作用 当肝脏有疾病 肝功能受损时 血液中氨含量增高 引起严重的氮代谢紊乱 导致肝昏迷 而谷氨酸能与氨起作用 变成谷氨酰胺 降低血液中氨含量 从而起着解氨毒的作用 谷氨酸对防治脑震荡或脑神经损伤亦有一定疗效 长期适当地服用谷氨酸 可提高神经有缺陷儿童的智力 近年来 味精已成为人们普遍使用的一种调味品 在1987年3月在荷兰海牙召开的联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第19次会议 宣布取消对味精的食用限量 再次确认味精是一种安全可靠的食品添加剂 这次权威机构的会议结束了多年来对味精安全性的争论 7 2谷氨酸制味精的工艺流程 谷氨酸水纯碱 或液碱 谷氨酸中和 脱色除铁 浓缩结晶 分离 味精母液湿味精次品味精 精制食盐干燥 混盐 粉碎筛选 包装包装包装 含盐味精粉末味精晶体味精 7 3谷氨酸的中和 除铁 7 3 1谷氨酸的中和谷氨酸是具有二个羧基的酸性氨基酸 与碳酸钠或氢氧化钠均能发生中和反应生成钠盐 当中和的pH在谷氨酸的第二等电点pI2 pK2 pK3 2 4 25 9 67 6 96时 谷氨酸一钠离子在溶液中约占总离子浓度的99 59 而谷氨酸一钠具有强烈的鲜味 当谷氨酸中和液的pH超过7以后 随着pH的升高 溶液中谷氨酸二价负离子逐渐增多 也就是说中和液pH越高 生成的谷氨酸二钠越多 谷氨酸二钠是没有鲜味的 因此在生产过程中防止生成谷氨酸二钠是中和的关键 谷氨酸二钠也易溶于水 在水溶液中也电离成谷氨酸二价阴离子和钠离子 由于谷氨酸的电离过程是可逆的 中和液的pH用酸重新调整到中性时 谷氨酸二价阴离子就转变成谷氨酸兼性离子 因而谷氨酸二钠就重新变成谷氨酸一钠 目前生产厂家多数采用纯碱 Na2CO3 而少数厂家用液碱 NaOH 中和 主要是因为液碱中氯化钠及其它杂质高于纯碱 影响产品质量和收率 近年来 随着膜技术的发展和应用 液碱的生产由原来的隔膜法 苛化法发展为离子膜法 使液碱质量有了较大提高 特别是采用离子膜法生产的液碱中氯化钠含量已低于纯碱 因此 离子膜法所制得的液碱已开始用于谷氨酸中和 采用离子膜法生产的液碱应用于谷氨酸中和 其优点是使用方便 中和速率快 不产生CO2泡沫 设备利用率高 谷氨酸以液碱中和是弱酸强碱的放热反应 可减少蒸汽用量 缺点是反应剧烈 若加碱太快 局部过热和pH过高反而影响精制过程物料的质量和收率 谷氨酸与碱反应生成谷氨酸一钠盐 其换算因数为169 13 147 13 1 115 如以含有一个结晶水的谷氨酸一钠 味精 计算 其换算因数为187 13 147 13 1 272 中和100kg谷氨酸 理论上需要纯碱36 1kg或氢氧化钠27 2kg 7 3 2中和液的除铁 除锌 味精中含铁 锌离子的来源味精中含铁 锌离子过量 不符合食品规定标准 味精含铁量高时 会使味精呈黄色 影响成品色泽 因此味精成品必须控制铁 锌离子的含量 99 的味精含铁在5ppm以下 80 的味精含铁在10ppm以下 含锌在5ppm以下 由于生产原材料不纯而夹带铁离子 特别是设备的腐蚀而游离出较多的铁离子 锌离子则主要是提取工艺采用锌盐法而带入谷氨酸中 一般含锌离子1500ppm左右 若谷氨酸不经水洗 则含锌离子可高达3000ppm以上 因此 在味精精制过程中必须加以除去 中和液中铁的存在形式中和液中的铁离子可能是二价离子 也可能是三价离子 但三价离子占多数 二价铁离子在酸性溶液中较稳定 在碱性溶液中会转变为三价离子 在中和液中铁离子与谷氨酸离子形成络合物 除铁离子能与谷氨酸形成络合物以外 还有锌 锰等二价离子也能与谷氨酸形成络合物 除铁的方法目前国内除铁 锌离子的方法主要有硫化钠和树脂法二种 硫化钠除铁 锌 硫化钠除铁 锌的原理NaS Fe2 FeS 2Na Zn2 Na2CO3 ZnCO3 2Na Zn2 NaS ZnS 2Na 利用硫化钠使溶液中存在的少量铁离子变成硫化亚铁沉淀 在中性或碱性溶液中 硫化亚铁是一种难溶的盐 其溶解度极小 几乎不溶于水 可以完全沉淀 但在酸性溶液中溶解度变大 并能溶于稀盐酸溶液中形成硫化氢 所以生产上要求溶液偏碱性条件下除铁效果好 同理 锌离子在中性条件下 pH6 7 与碳酸钠或硫化钠反应生成难溶解锌盐 沉淀而被除去 实践证明 谷氨酸成品中的铁离子以有机物形式存在 所以在中和铁过程中所用的硫化钠量超过测定所得的游离态亚铁离子量要近十倍才能除尽 硫化钠除铁的工艺要求待中和液温度降至50 以下 复测中和液pH在6 4左右 加入15 18波美度 硫化钠含量为10 12 的硫化钠 除尽铁离子 加入硫化钠后 搅拌片刻 让其自然沉淀8h以上 将上清液用真空抽入脱色桶脱色桶 进行下道工序脱色 注意事项硫化钠质量要求硫化钠含硫化钠在63 以上 不溶物少于1 水溶解后颜色为微黄色澄清 加硫化钠要适量硫化钠用量不宜太多或太少 否则将出现不沉淀 一般要稍过量即可 加硫化钠的温度要严格控制在50 以下 因为中和液若在偏酸性在高温下 加入硫化钠则会产生硫化氢气体逸出 树脂除铁用于谷氨酸中和液除铁的树脂有通用1号 122弱酸性阳离子树脂 以通用1号树脂除铁效果较好 特别是提取采用等电点工艺 制得的谷氨酸含铁离子低 基本不含锌离子 采用此法除铁 不但解决了硫化钠除铁所引起的环境污染问题 改善了操作条件 而且提高味精质量 是一种较为理想的除铁方法 目前国内已逐步采用 树脂除铁的基本原理鉴于铁以络合物的形式存在于谷氨酸钠溶液中 利用带有酚氧基团的树脂 使络合铁与树脂螯合成新的更稳定的络合物 以达到除铁的目的 通用1号树脂除铁吸附条件树脂的离子形式对吸附的影响用处理好的通用1号树脂 分别转为H型和钠型 在其它上柱条件相同的情况下 进行上柱 试验表明 将树脂转为钠型吸附 其效果要比氢型为好 中和液的铁含量对吸附的影响用转为钠型的树脂 在其它条件相同的情况下 对不同的铁含量进行上柱 试验结果表明 中和液的铁含量越高 树脂的吸附容量越大 但从符合工艺要求的角度上看 其上柱倍数就低 树脂为钠型上柱 其它上柱条件相同的情况下 树脂层高度对吸附效果并无明显的影响 吸附流量流量对吸附的影响由于中和液是强大的缓冲剂 因此将树脂转变为钠型上柱时 增强其碱性 当中和液流过一定量后 在一定时间内便会影响到部分未来得及与铁螯合的酚钠基团 使这转为比酚钠更稳定的酚羟基因 从而改变了螯合剂的酸碱性 相对地影响了树脂的吸附能力 树脂洗脱剂浓度及树脂的再生洗脱剂浓度的选择选用盐酸作为洗脱剂 洗脱剂浓度以1 5 2 为宜 而洗脱流量以稍慢些为好 树脂的再生由于树脂以钠型吸附为好 因此用浓度为2 3 的氢氧化钠溶液作再生剂时 不但可将树脂转为钠型 而且还起到解吸色素的作用 树脂除铁与硫化钠除铁比较 具有如下优点 a 没有硫化钠除铁时所产生硫化氢臭味 避免造成环境污染 对人体无害 b 除铁完全 对树脂除铁后味精成品基本上没有铁离子 且母液中含铁量也很低 c 产品没有由于硫化钠残留而造成产品色泽等质量问题 符合食品卫生要求 7 4谷氨酸中和液的脱色 色素的来源一般谷氨酸中和液都具有深浅不同的黄褐色色素 如果不进行脱色处理 色素带入味精成品中影响味精的色泽和纯度 中和液透光度的高低 常常是用来衡量其中杂质多少的指标之一 中和液透光率高 相对地说明其中杂质的含量较少 色素产生的原因有以上几个方面 生产过程中各种成分的化学变化产生有色物质 淀粉水解过程中时间长 温度高 使葡萄糖聚合产生焦糖 铁制的设备接触酸碱产生电化作用 其结果使设备腐蚀 游离出许多铁离子 除产生红棕色外 还与水解糖内单宁结合 生成紫黑单宁铁 另外 葡萄糖与氨基酸在受热情况下也会结合产生黑色素等 使谷氨酸夹带大量的色素 生产过程中由于操作不当 使中和液色素加深 试验结果表明 在中和液除铁过程中 若硫化碱用量不当 过量或不足 会导致中和液色素增加 脱色原理和工艺条件中和液的脱色方法有活性炭脱色法和树脂脱色法 常用的活性炭有粉末活性炭和K 15颗粒活性炭 脱色的树脂常用弱酸性阳离子交换树脂122或通用1号 也可使用弱酸性阴离子交换树脂701或705 由于树脂脱色能力较活性炭差 不能单独使用 所以生产中均以活性炭脱色为主 活性炭脱色吸附原理粉末活性炭具有很大的表面积 每克活性炭的总表面积可达500 1000m2 具有很强的吸附色素能力 其吸附作用力分为物理和化学吸附二种 活性炭表面和色素分子之间范德华引力为物理吸附作用 此种吸附特点 速度快 吸附量与温度成反比 吸附热小 容易吸附 另一种是存在活性炭表面的不饱和键与色素分子的极性基团形成的一种共价键的化学吸附 此种吸附速度慢 吸附速度与温度成正比 吸附热大 具有选择性 活性炭的脱色特点粉末活性炭脱色常用于中和液的第一步脱色 作为颗粒活性炭脱色必备的前处理工序 颗粒炭脱色一般用于最后一次脱色 影响脱色效果的各种因素脱色条件不同 活性炭脱色效果也不同 影响粉末活性炭脱色的因素a 温度在一定温度范围内 温度升高 分子运动速率加快 同时溶液的粘度也降低 色素分子向活性炭表面的扩散速率增加 进入小孔机会多 增加接触的机会 有利于吸附 但温度过高 分子运动过剧 反而使解析色素的速率也会增大 有利于色素的解析 综合温度对色素的吸附与解析二方面的得失 一般控制温度在60 左右时效果较理想 b pH溶液的pH对脱色效果影响很大 pH在4 5 5 0脱色效果较好 但是在此pH范围内 溶液尚有约40 的谷氨酸未生成谷氨酸一钠 谷氨酸溶解不完全 既影响收率又影响质量 因此 考虑综合因素 生产上一般控制pH6 6 6 8 当控制pH在6 0 6 2范围内 脱色效果较好 但脱色后尚需调整pH c 脱色时间色素分子向活性炭表面扩散以及吸附均需要一定的时间 只有充分接触 活性炭才能发挥脱色效力 但是 达到一定时间后 再延长时间 脱色效力并不增加 反而影响设备效率 生产上加活性炭后搅拌30min左右即可达到脱色饱和 d 活性炭用量活性炭用量一般取决于于其本身的质量和谷氨酸的质量 如果二者质量均好 活性炭用量一般在0 2 0 5 W V 如果活性炭或谷氨酸质量差 活性炭用量要适当增加 但增加过多 有时并不能取得满意的效果 因为活性炭本身也含有钙 镁 铁 氯等杂质 反而使系统内杂质含量增加 因此 生产上要求活性炭质量除必须符合标准规定外 一般还要增加实物 即谷氨酸 脱色质量的要求 活性炭的粒度要适当 粒度小脱色力强 但过滤速率慢 对生产不利 谷氨酸质量差 杂质多 色泽深 其制备的中和液质量也差 尤其发酵染噬菌体和杂菌及其返消或者糖蜜原料生产的谷氨酸液中和液 色素深 脱色困难 影响颗粒活性炭脱色力的因素流量与吸附的关系吸附量与进料速率密切相关 颗粒炭吸附色素需要一定的时间 流量大 物料停留时间短 吸附效果差 根据实验结果 适宜的进料量为颗粒炭体积的1 2倍 上柱液质量上柱液的质量对炭柱影响很大 如果透光率低 色素深 杂质多 则颗粒炭的交换量显著下降 正常交换量为树脂量的20 30倍 因此必须重视上柱前料液的质量 一般先经粉末炭脱色 除去大部分杂质 透光率达到60 以上再上柱 颗粒炭的再生条件颗粒炭的再生 用氢氧化钠水溶液作为洗脱剂 解析吸附的色素 用盐酸水溶液解析吸附的铁离子和作为再生剂 当洗脱剂和再生剂浓度低时 再生效果差 浓度高 效果增加不明显 造成浪费 根据实验结果和生产实践 采用2 4 氢氧化钠和2 4 盐酸水溶液再生较为理想 温度提高温度 溶液的粘度降低 分子运动速率加快 脱色效果好 但温度过高 解析色素速率增加 吸附色素效果反而下降 同时颗粒炭也易破碎 若温度太低 溶液粘度大 影响流速 同时易结柱 生产上一般控制在40 50 7 5谷氨酸中和液的浓缩和结晶 谷氨酸钠在水中的溶解度很大 要想从溶液中析出结晶 必须除去大量的水分 使溶液达到饱和状态 过量的溶质才会以固体状态结晶出来 晶体的产生是先形成极细小的晶核 然后这些晶核再成长为一定大小形状的晶体 因此 从溶液到晶体生成包括三个过程 形成过饱和溶液 晶核形成 晶体成长 溶液达到过饱和是结晶的前题 使溶液处于过饱和状态 通常有二种方法 一是降低溶液的温度 使溶液的溶解度减少 因而使溶液由原来饱和状态 甚至不饱和状态转变为过饱和状态 另一种方法是通过蒸发 使溶液中的一部分溶剂减少 达到过饱和状态 工业生产中都是采用蒸发的方法 7 5 1中和液的浓缩 蒸发方法 常压蒸发溶液在一个大气压下 加热使溶液汽化而达到浓缩 溶液的沸点是随着溶质的摩尔浓度增大而升高 如谷氨酸钠水溶液 沸点就高于100 的纯水 一般高6 8 溶液的沸点高 蒸发的速率就慢 加热的时间长 谷氨酸钠水溶液中长时间受热 会引起失水而生成焦谷氨酸钠 一般都不采用常压蒸发 减压蒸发目前味精生产的浓缩过程普遍采用减压蒸发 减压蒸发即减小大气压力 移开被蒸发液体的蒸汽压 使液体的沸点相应降低 真空度越高 沸点下降得越多 浓缩锅内液温越低 蒸发速率越快 谷氨酸钠破坏少 这样既可缩短浓缩时间 又可避免谷氨酸钠的脱水环化生成破坏 产生焦谷氨酸的原因 谷氨酸一钠溶液加热脱水环化生成焦谷氨酸钠 谷氨酸一钠的脱水环化反应与谷氨酸的脱水环化是相同的 脱水环化反应的速率不仅与加热温度和时间有关 而且与溶液的pH也有很大的关系 在pH 或 10的溶液中 100 加热50h 98 以上的谷氨酸一钠发生脱水环化 在pH3时 120 加热3h 可以全部脱水环化 脱水环化反应生成的焦谷氨酸或焦谷氨酸钠在2MHCl或4 碱溶液中 100 加热1 2h 可以水解重新生成谷氨酸或谷氨酸一钠 工业生产上就是利用这一特性 将末道母液经酸水解 使焦谷氨酸转变为谷氨酸钠 减少杂质 有利于结晶 提高收率 焦谷氨酸钠的存在对味精质量有严重的影响 因为味精中夹入焦谷氨酸钠后使味精容易吸潮变质 鲜度降低 7 5 2结晶的基本原理 结晶是制备纯物质的有效方法 结晶过程具有高度选择性 只有同类的分子或离子才能结合成晶体 因此 晶体系化学性均一的固体 具有一定规则的晶形 是以分子或离子 原子在空间晶格的结晶点上的对称排列为特征 水合作用对结晶的操作有很大影响 由于水合作用 溶质从溶液中成为具有一定晶形的晶体水合物析出 晶体水合物含有一定数量的水分子 称为结晶水 味精是带有一个结晶水的棱柱形八面体晶体 溶解度和溶解度曲线一般物质的溶解度随温度升高而增大 也有例外 味精也是这样 当溶液浓度超过饱和浓度达到一定的过饱和程度时 则结晶表面积已不足以承受味精分子的沉积 而导致产生新的晶核析出 溶质就结晶析出 如溶液恰好达到饱和 则固体的溶解和析出数量相等 此时固体与其溶液处于相平衡 这种平衡关系 常以固体在溶液中的溶解度事表示 不同的资料中所列谷氨酸钠溶解度的数据不仅稍有出入 而且溶解度的表示方式也有所不同 谷氨酸一钠溶解度常用的经验公式S1 35 30 0 098t 0 0012t2S2 38 55 0 116t 0 00118t2式中t表示温度 S1表示在100g水溶液中溶解的谷氨酸钠 无结晶水 的克数 S2表示在100g水溶液中溶解的谷氨酸钠 带一分子结晶水 的克数 过饱和溶液与过饱和溶解度曲线味精结晶过程与其它电解质 非电解质的水溶液结晶一样 是溶质由液相进入固相的物理过程 从饱和溶液的性质可以知道 当一种溶液处于饱和状态时 如果溶液中还存在着固相的溶质 则此时溶液的液相与溶质的固相处于一种平衡状态 由于分子运动的原因 单位时间内有一定数量的固相溶质分子进入液相 但同样也有相等数量的溶质分子从液相吸附固定在固相的表面 二者是平衡的 然而这种平衡受温度的影响 温度改变时 这种平衡就会发生变化 如果温度升高 溶解度增大 溶液就变成不饱和 溶质就要继续溶解 相反 如果温度降低 溶解度就变小 溶液就变成过饱和溶液 此时溶液中过量的溶质就会逐渐吸附到固相溶质上 使溶液的浓度降低到饱和浓度为止 过饱和溶液与过饱和溶解度曲线溶液的过饱和程度不同常用过饱和系数 来表示 S0 St溶液处于不饱和时 1 溶液处于饱和状态时 1 则溶液处于过饱和状态时 1 谷氨酸一钠的过饱和介稳区的 大致在1 0 1 3的范围内 而 1 3时 处于不稳区的范围 7 5 3结晶的过程和影响结晶的因素 结晶的过程通常包括晶核的形成和晶体的长大两个阶段 也就是说首先在溶液中产生细小的晶核 随后以这些晶核为中心 络续在晶核表面吸附周围溶质分子使晶粒不断长大 在一种普通的溶液中 溶质分子在溶液中呈均匀分散状态 并且进行着不规则的分子运动 即布郎运动 如果溶液的温度升高 可以使分子动能增加 并使溶液粘度降低 这时溶质分子的运动速率就会加快 因而表现的溶解度也随之增大 当溶液的浓度逐渐升高时 溶质分子密度增加 分子间距离缩小和分子间的引力都随着增加 当溶液浓度达到一定的过饱和程度不同时 谷氨酸钠溶液的过饱和系数为1 3左右 致使这些溶质能够互相吸引 自然聚合形成一种细微的颗粒 这就是所谓的晶核 晶核形成的必要条件是溶液要达到一定的过饱和程度 如果有外界的因素剌激 还可以使晶核提早形成 晶核形成称为起晶 工业生产中结晶有三种不同起晶方法 自然起晶法在一定温度下 使溶液蒸发进入不稳区析出晶核 当生成晶核的数量符合要求时 加入稀溶液使溶液浓度降低至介稳区不使其生成新晶核 溶质即在晶核的表面上长大 这是一种古老的起晶方法 现已很少采用 剌激起晶法将溶液蒸发至介稳区 通过冷却降温进入不稳区 从而生成一定量的晶核 例如粉状味精就是采用这个方法 先在蒸发锅中浓缩至一定浓度后 再放入冷却器中搅拌结晶的 晶种起晶法将溶液蒸发到介稳区的较低浓度 投入一定量和一定大小的晶种 使溶液中的过饱和溶质在所加的晶种表面上长大 晶种起晶法是一个普遍被采用的方法 影响结晶速率的主要因素 过饱和度过饱和度是决定结晶速率的重要因素 在不同的范围内 其影响不同 在介稳区的养晶区 晶体能以最大的速率长大而秒自发成核 且溶液半过饱和度愈高 结晶速率愈快 颗粒大肠杆菌 周期短 在介稳区的剌激起晶区 容易剌激新生少量的晶核 原晶核仍能长大 不过速率减慢 在过饱和区域内 过饱和度愈高 且出现大量假晶 原来晶核成长非常慢 最为不利 从结晶味精的生产要求来看 伪晶的存在会严重影响晶体的外观和质量 溶液粘度粘度愈大 溶质分子扩散过程所应克服孤阻力愈大 同时粘度增高 液膜的厚度增大 且扩散距离增加 因此结晶速率随粘度的增加而降低 结晶速率与溶液粘度成反比 溶液的粘度与其浓度 纯度和温度有关 溶液纯度味精结晶速率与溶液纯度关系很大 在相同的过饱和度下 溶液纯度愈高 结晶速率愈快 反之纯度低 结晶速率急骤下降 因此生产中尽量除去溶液中可能存在的杂质 如残糖 色素 表面活性剂 焦谷氨酸钠 盐类 金属离子和有机酸等 温度与真空度结晶时的温度也与结晶速率成正比关系 不管是浓缩阶段还是育晶阶段 温度一直是影响罐内溶液的过饱和系数的因素 尤其是在育晶阶段 希望温度一定 这样浓度才能保持一定 过饱和系数一定 从提高晶析速率来讲 温度高则母液粘度小 液膜厚度小 有利于扩散 但温度高也易生成焦谷氨酸钠 使成品质量下降 其次 热量传递的推动力为有效的温度差 由于温度高而罐内外温度差小 影响传热 使沸腾缓慢 影响蒸发速率 晶体运动的线速率下降 反而影响了晶体的扩散 在实际操作中 常以控制罐内真空度来达到控制温度的目的 所以在育晶过程中 应保持真空度恒定 这样对稳定操作 避免出现伪晶起着决定性作用 稠度结晶液的固液相之比称为稠度又称干稀度 常以晶间距表示 稠度对结晶速率有影响 结晶过程稠度大时 晶体间距小 液膜厚度小 有利于结晶生长 但同时稠度大 使结晶流动性差 运动阻力大 降低结晶速率 当稠度低时 晶间距大 浓度梯度小 扩散速率慢 易形成新晶核 结晶速率慢 而且稠度低 结晶面积小 单罐产量少 因此生产上要控制适宜的稠度 结晶液的流动性结晶液流动性好 液膜厚度小 有利于溶质分子的扩散 结晶速率加快 在一定粘度下 结晶液的流动性取决于搅拌速率 搅拌强度大 罐内对流循环好 晶体呈悬浮状态 并且使料液浓度 温度均匀 双能消除结晶热对晶体长大的妨碍 有利于晶体生长 但强烈搅拌 溶质分子流动过快 不利于长晶 对晶形也有损伤 动力消耗也大 而且也容易导致二次成核现象 因此搅拌强度要选择适当 料液质量如果谷氨酸原料纯度低 含杂质多或母液循环次数多 相对的含杂质多 将直接影响晶体生长速率 往往容易出现小晶核大量产生 发糊 影响结晶速率 晶种质量晶种要求晶粒大小要均匀 不要夹带粉末 因为粉末也微小的晶核 结晶速率是单位时间内单位晶体表面上所结晶的数量 而结晶速率一定时 单位时间内的总结晶量与晶体的总表面积成正比 7 5 4味精的结晶操作 结晶味精的成品要求晶体具有一定的大小而且颗粒均匀 透明光洁度 结晶味精的操作过程可分类浓缩 起晶 整晶 育晶 养晶等几个阶段 但是浓缩 整晶 育晶的过程往往同时进行 晶种质量的要求晶种质量将直接影响产品的好坏 所以晶种要求整齐 大小均匀 不夹带碎粒和粉末 这样做出来的产品 晶体比较整齐 均匀 正品率也较高 晶种的来源 有条件的厂家是专门用优质的谷氨酸钠溶液制成大颗粒 经粉碎过筛作晶种 但大多数厂家是利用结晶味精过筛分出来的12目或其它目数的晶体 经过粉碎机加工过筛分级 一般分为20目 30目和40目等 晶种粉碎机的规格要求一般采用农用饲料粉碎机 如350型万能粉碎机 粉碎机转速一般宜控制在750 1000r min 筛子孔径可根据粉碎晶体的大小而定 如12目晶体可选用2mm左右孔径筛子 30目晶体柯选用1 5mm孔径不锈钢筛子 投晶种数量和投晶种浓度的控制晶种用量是根据颗粒大小而定的 根据加晶种起晶要求 投入晶种颗粒与产品晶体总数基本相等 控制投晶种浓度的高低是决定晶种多少 晶形好坏的基础 一般投晶种浓度控制在介稳区为好 按常规操作以控制在31 5波美度 65 左右投晶种比较妥当 若投晶种浓度控制太低 日程要溶解 若浓度控制太高 容易出现假晶 给操作带来困难 结晶工艺要求 结晶工艺条件真空度 80kPa以上 加热蒸汽压 0 15 0 25MPa 表压 温度 65 70 底料浓缩温度控制60 左右 晶种量 由晶种大小而定 如30目晶种为底料的13 20目为底料的17 40目为底料的6 左右 投晶种浓度 31 31 5波美度 65 放罐浓度 29 30 5波美度 结晶罐搅拌速率 15r min左右 结晶操作方法以5000L结晶锅为例 吸入脱色液3000L作为底料 夹套蒸汽回执进行真空减压浓缩 真空度应保持在80kPa以上 温度控制在65 以下 当锅内浓度达到31 5波美度时 先开搅拌 关闭蒸汽阀 用真空吸放晶种 进行起晶 加入晶种后继续浓缩 晶核周围溶液中的溶质受晶核的吸引而被吸附在晶核的表面上 使溶液的浓度下降 随着浓缩的进行 蒸发速率大于长晶速率 因此锅内浓度又开始增高 不仅晶种的晶粒稍有长大 同时出现了细小的新晶核 假晶 在显微镜下观察可看到 这时应加入与料液温度接近的蒸馏水进行整晶 即溶解新形成的微晶核 7 5 5结晶末次母液的处理方法 经多次结晶 循环 后 末次母液中杂质积累量很高 同时结晶过程还生成一些其它物质如焦谷氨酸钠等 当结晶液中杂质含量增高时 粘度增大 晶体生长速率降低 周期延长 用简单的脱色除铁方法不能除去这些杂质 因此必须采取特殊的方法进行除杂质后再进入系统内 因为结晶是物质提纯的有效方法 所以通过再结晶先制成谷氨酸或粗味精达到除去杂质的目的 目前味精行业对末次母液的处理有如下几种方法 直接等电点法结晶末次母液先用水或提取等电点上清母液调节浓度 控制17 18波美度 再按直接等电点工艺进行操作 制得谷氨酸 俗称白麸酸 此法因物料杂质高 增加谷氨酸的溶解度 上清母液含谷氨酸量高 回收率仅有70 75 谷氨酸干纯度90 93 但由于工艺简单不需要专用设备 容易操作而广泛采用 酸水解法末次母液中含焦谷氨酸钠5 10 为谷氨酸钠的15 25 为了提高末次母液的回收率 根据焦谷氨酸钠的性质 在酸性条件下 架势水解可以转化为L 谷氨酸盐酸盐 从而达到提高回收率的目的 水解条件 加酸至pH0 5以下 混合液 温度105 时间1 5h左右 得到的水解液可用NaOH中和制取谷氨酸 或作为中和剂用于中和发酵液 制备谷氨酸 酸水解工艺最关键是盐酸与母液配比要适当 否则在高温下谷氨酸将发生外消旋化而生成消旋谷氨酸盐酸盐 影响回收率 此回收方法较复杂 需要水解设备 但回收率高 可达90 以上 若水解液用于中和发酵液 不增加盐酸的消耗 是比较理想的方法 若用烧碱中和工艺 盐酸和烧碱耗量都增加 碱水解法与酸水解法目的相同 主要是回收母液中的焦谷氨酸钠 提高回收率 水解时加碱量为0 5 1 0mol L 至少等于母液中总谷氨酸的摩尔数 否则也会发生消旋反应 水解温度约105 时间1 5h左右 水解产生为L 谷氨酸二钠 消解液用盐酸中和制取白谷氨酸 收率达到90 以上柱 或者除钙后用谷氨酸中和 经脱色除铁制取味精 碱解工艺方法回收率高 但仍需水解设备 若用盐酸中和工艺 比盐酸水解碱中和工艺 酸碱的消耗量低 用谷氨酸中和工艺 生产上在碱消耗不增加的情况下 可达到提高末次回收率的目的 但是由于盐分等杂质仍在系统内 结晶循环数较正常脱色液要少 再结晶方法为了降低结晶抽取白谷氨酸的母液量 以减少工艺损失 有些厂家采用结晶制粗味精的方法 末次母液直接蒸发浓缩 再降温结晶 分离 其母液支制备白谷氨酸以淘汰杂质 得到的粗谷氨酸钠可直接投入结晶罐的底料中 或将其溶解 脱色除铁 经结晶等过程抽取味精 此法虽然耗用一定量的蒸汽 但回收率高 7 6味精的分离 干燥 包装和成品质量标准 7 6 1味精的分离谷氨酸钠溶液经结晶后得到的是固液混合物 固相占30 40 V V 液相 即母液 中杂质含量较高 必须采取有效的方法将其分离 生产上一般采用过滤式离心机 利用转鼓调整旋转所产生的离心力作为过滤推动力 使悬浮液中固体颗粒与母液分离 分离操作技术条件 操作程序装料 离心 水洗 离心 出料开始装料转速 150 200r min洗水量 5 10L 次离心分离时间 6 10min 分离质量要求味精表面含水量 晶体味精 1 粉末味精 5 分离操作注意事项 分离悬浮液浓度和温度浓度要求在过饱和度以下 否则由于母液浓度过高 粘度在 影响分离效果 而且也易引起并晶或晶体光洁度降低 分离温度低也能导致上述现象 在贮晶槽内注意调水 控制好料液温度和浓度 分离过程洗水分离过程洗水可除去晶间母液 提高晶体纯度和光泽 洗水分布要均 洗水量要适宜 既洗净晶体表面 又不使晶体溶解 上悬式分离机一般采用汽洗 使晶体表面粘附母液被喷洗离心出来 味精含水率味精的含水量直接影响产品外观的质量 含水量高 干燥易产生并晶 控制此指标主要取决于分离时间和设备的分离因数 分离时间长 分离因数高 晶体夹带水分 母液 少 分离设备目前使用的分离有三足式 分上 下出料 和上悬式分离机二类 分离机的主要参数为分离因数 分离因数与转速的平方和转鼓直径成正比 三足式分离机的主要特点 操作周期长 生产能力低 进料 出料均手工操作 劳动强度大 尤其上出料式的三蹉式离心机 分离味精含水量较上悬式略高 设备维修相对简单 上悬式分离机的主要特点 操作周期短 生产能力高 自动化程度高 可程序控制 进料 出料