學習情境1調味品-味精生產(chǎn)課件

1、接受工作任務

1.1工作任務介紹

1.1.1味精的理化性質

1.1.2味精的起源

1.1.3味精的用途1.2接收生產(chǎn)任務書

本學習情景的工作任務是以北京棒桿菌AS1.299為菌種，以玉米淀粉、葡萄糖為碳源，以豆餅粉、尿素為氮源，以MgSO4.7H2O、KH2PHO4等為無機鹽，以玉米漿為生長素，各成分按一定比例混合作培養(yǎng)基，通過菌種的擴大培養(yǎng)，把擴大培養(yǎng)的合格種子液接種到已經(jīng)滅菌的通風攪拌發(fā)酵罐中進行發(fā)酵，發(fā)酵醪液通過預處理后，再經(jīng)過等電點和不溶鹽法提取谷氨酸，谷氨酸再用Na2CO3中和制成谷氨酸鈉，通過脫色、濃縮結晶精制、產(chǎn)品氣流干燥等生產(chǎn)過程，制得產(chǎn)品－味精。

生產(chǎn)任務書產(chǎn)品名稱調味品——味精任務下達人教師生產(chǎn)責任人學生組長交貨日期年月日需求單位發(fā)貨地址產(chǎn)品數(shù)量產(chǎn)品規(guī)格谷氨酸鈉99％一般質量要求（注意：如有客戶特殊要求，按其標注生產(chǎn)）GB/T8967—2000《谷氨酸鈉質量標準》

進度備注：

2工作任務分析味精成分為谷氨酸單鈉鹽，帶有—分子的結晶水，學名叫α-氨基戊二酸—鈉，分子式為C5H8O4NNa·H2O，CAS號142-47-2，是一種無嗅無色的晶體，熔點225℃。谷氨酸鈉的水溶性很好，在100毫升水中可以溶解74克谷氨酸鈉。所以，我們首先了解谷氨基酸。2.1生產(chǎn)原料谷氨酸生產(chǎn)原料有碳源、氮源、無機鹽和生長因子等。如玉米、小麥、甘薯、大米等，其中甘薯和淀粉最為常用

培養(yǎng)基1、碳源：是構成菌體和谷氨酸的碳骨架和能源。有淀粉（玉米、甘薯）、糖蜜、醋酸、乙醇、烷烴碳源濃度過高時，對菌體生長不利，氨基酸的轉化率降低。菌種性質、生產(chǎn)氨基酸種類和所采用的發(fā)酵操作決定碳源種類。鈉：調節(jié)滲透壓作用，一般在調節(jié)pH值時加入。錳：是許多酶的激活劑。鐵：是細胞色素、細胞色素氧化酶和過氧化氫酶的活性基的組成分，可促進谷氨酸產(chǎn)生菌的生長。銅離子：對氨基酸發(fā)酵有明顯毒害作用。4、生長因子：谷氨酸發(fā)酵需生物素作為生長因子。因產(chǎn)酸菌幾乎都是生物素缺陷型。作用：影響細胞膜透性和代謝途徑。濃度：過多促進菌體生長，氨基酸產(chǎn)量低。過少菌體生長緩慢，發(fā)酵周期長。一般在“亞適量”利于產(chǎn)酸與其它培養(yǎng)條件的關系：氧供給不足，生物素過量時，發(fā)酵向其它途徑轉化種類：玉米漿、麩皮水解液、甘蔗糖蜜和甜菜糖蜜為來源。谷氨酸的生產(chǎn)原理及工藝谷氨酸生產(chǎn)菌以葡萄糖為碳源，經(jīng)過EMPH途徑和TCA循環(huán)生成谷氨酸，在與堿中和而成?？偟倪^程分為五部分：1淀粉水解糖的抽取2種子的擴大培養(yǎng)3谷氨酸發(fā)酵4谷氨酸提取5由谷氨酸制味精。味精是谷氨酸的單鈉鹽。氨基酸生產(chǎn)菌都不能直接利用淀粉和糊精作碳源，必須把淀粉變成葡萄糖。淀粉水解為葡萄糖的過程稱為淀粉糖化。淀粉水解糖制備方法：1酸水解法：酸作催化劑，經(jīng)高溫、高壓把淀粉轉化為葡萄糖。2酶水解法：利用α－淀粉酶將淀粉轉化成糊精及低聚糖，增加淀粉溶解性，再用糖化酶將糊精、低聚糖轉化為葡萄糖。3酸酶結合水解法：將淀粉先酸化成糊精、低聚糖，再用糖化酶水解成葡萄糖。谷氨酸發(fā)酵的工藝控制pH溫度溶氧pH對氨基酸發(fā)酵的影響及其控制作用機理：主要影響酶的活性和菌的代謝控制pH方法：流加尿素和氨水流加方式：根據(jù)菌體生長、pH變化、糖耗情況和發(fā)酵階段等因素決定。發(fā)酵前期PH為7.5-8.0。如PH低長菌不產(chǎn)酸；如PH高菌體生長慢，發(fā)酵周期長。發(fā)酵中、后期PH7.O－7.6,對產(chǎn)酸有力?？刂疲海?）菌體生長或耗糖慢時，少量多次流加尿素，避免pH過高（2）菌體生長或耗糖過快時，流加尿素可多些，以抑制菌體生長。（3）發(fā)酵后期，殘?zhí)巧伲咏殴迺r，少加或不加尿素，以免造成氨基酸提取困難。（4）氨水對pH影響大，應采取連續(xù)流加。溫度對氨基酸發(fā)酵的影響及其控制菌體生長達一定程度后再開始產(chǎn)生氨基酸，因此菌體生長最適溫度和氨基酸合成的最適溫度是不同的。前期32℃，溫度過高，則菌體易衰老。后期34－37℃，因菌體生長基本結束，適當提高溫度，利于產(chǎn)酸。采取措施：少量多次流加尿素，維持最適生長溫度，減少風量等，促進菌體生長。氧對氨基酸發(fā)酵的影響及其控制供氧量對菌體生長和谷氨酸積累影響較大發(fā)酵前期，菌體生長，以低通風量為宜。供氧過量可抑制菌體生長；發(fā)酵中后期，以高通風量為宜。此階段偌供氧量不足，發(fā)酵產(chǎn)物有谷氨酸變?yōu)槿樗帷?.谷氨酸產(chǎn)生菌（全是細菌）棒桿菌屬北京棒桿菌C.pekinense

Corynebacterium鈍齒棒桿菌C.crenatum谷氨酸棒桿菌C.glutamicum短桿菌屬黃色短桿菌B.flvumBrevibacterium產(chǎn)氨短桿菌B.ammoniagenes

小桿菌屬嗜氨小桿菌M.ammoniaphilumMicrobacterium節(jié)桿菌屬球形節(jié)桿菌A.

globiformisArthrobacter產(chǎn)生菌株特點：革蘭氏陽性不形成芽胞沒有鞭毛，不能運動需要生物素作為生長因子在通氣條件下才能產(chǎn)生谷氨酸。谷氨酸生產(chǎn)菌以葡萄糖為碳源，經(jīng)過EMPH途徑和TCA循環(huán)生成谷氨酸，在與堿中和而成。總的過程分為五部分：1淀粉水解糖的抽取2種子的擴大培養(yǎng)3谷氨酸發(fā)酵4谷氨酸提取5由谷氨酸制味精。味精是谷氨酸的單鈉鹽。谷氨酸生產(chǎn)工藝一、淀粉水解糖的制備：酸水解或酶水解1、調漿：干淀粉用水調成10-11Bx的淀粉乳，加鹽酸0.5-0.8％至pH1.5。2、糖化：蒸汽加熱，加壓糖化25min。冷卻至80℃下中和。3、中和：燒堿中和，至pH4.0-5.04、脫色：活性炭脫色和脫色樹脂。活性炭用量為0.6-0.8％，在70℃及酸性條件下攪拌后過濾。酶法糖化：以大米或碎米為原料時采用大米進行浸泡磨漿，調pH6.0，加a-淀粉酶進行液化，85℃30min，加糖化酶60℃糖化24h，過濾后可供配制培養(yǎng)基。二、菌種擴大培養(yǎng)1、斜面培養(yǎng)：主要產(chǎn)生菌是棒狀桿菌屬、短桿菌屬、小桿菌屬、節(jié)桿菌屬。我國各工廠目前使用的菌株主要是鈍齒棒桿菌和北京棒桿菌及各種誘變株。生長特點：適用于糖質原料，需氧，以生物素為生長因子。斜面培養(yǎng)基：蛋白胨、牛肉膏、氯化鈉組成的pH7.0-7.2瓊脂培養(yǎng)基，32℃培養(yǎng)18-24h。2、一級種子培養(yǎng)：由葡萄糖、玉米漿、尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、硫酸鐵及硫酸錳組成。pH6.5-6.8。1000ml裝200-250ml振蕩，32℃,一級種的種齡為11－12h。3、二級種子培養(yǎng)：用種子罐培養(yǎng)，料液量為發(fā)酵罐投料體積的1％，用水解糖代替葡萄糖，于32℃進行通氣攪拌二級種齡控制在7-10h。種子質量要求：二級種子培養(yǎng)結束時，無雜菌或噬菌體污染，菌體大小均一，呈單個或八字排列?；罹鷶?shù)為108-109/ml。接種量為1％。過多菌體弱，產(chǎn)酸少；過少菌體生長慢，發(fā)酵周期長。三、谷氨酸發(fā)酵1、適應期：尿素分解出氨使pH上升。糖不利用。2-4h。措施：接種量和發(fā)酵條件控制使期縮短。2、對數(shù)生長期：糖耗快，尿素大量分解使pH上升，氨被利用pH又迅速下降。溶氧急劇下降后維持在一定水平。菌體濃度迅速增大，菌體形態(tài)為排列整齊的八字形。不產(chǎn)酸。12h。措施：及時供給菌體生長必須的氮源及調節(jié)pH，在pH7.5-8.0時流加尿素；維持溫度30-32℃3、菌體生長停止期：谷氨酸合成。措施：提供必須的氨及pH維持在7.2-7.4。大量通氣，控制溫度34-37℃。4、發(fā)酵后期：菌體衰老，糖耗慢，殘?zhí)堑痛胧籂I養(yǎng)物耗盡酸濃度不增加時，及時放罐。發(fā)酵周期一般為30h。谷氨酸發(fā)酵控制（1）生物素：作為催化脂肪酸生物合成最初反應的關鍵酶乙酰輔酶，參與脂肪酸的生物合成，進而影響磷酯的合成。當磷酯含量減少到正常時的一半左右時，細胞發(fā)生變形，谷氨酸能夠從胞內滲出，積累于發(fā)酵液中。生物素過量，則發(fā)酵過程菌體大量繁殖，不產(chǎn)或少產(chǎn)谷氨酸，代謝產(chǎn)物中乳酸和琥珀酸明顯增多。（2）種齡和種量的控制一級種子控制在11-12h，二級控制在7-8h。種種量為1％。過多，菌體嬌嫩，不強壯，提前衰老自溶，后期產(chǎn)酸量不高。（3）pH。發(fā)酵前期，幼齡細胞對pH較敏感，pH過低，菌體生長旺盛，營養(yǎng)成分消耗大，轉入正常發(fā)酵慢，長菌不長酸。谷氨酸脫氫酶最適pH為7.0-7.2，轉氨酶最適pH7.2-7.4。在發(fā)酵中后期，保持pH不變。過高轉為谷氨酰胺，過低氨離子不足。（4）通風：不同種齡、種量，培養(yǎng)基成分，發(fā)酵階段及發(fā)酵罐大小要求通風量不同。在長菌體階段，通風量過大，生物素缺乏，抑制菌體生長。在發(fā)酵產(chǎn)酸階段，需要大量通風供氧，以防過量生成乳酸和琥珀酸，但過大通風，則大量積累a-酮戊二酸。防止噬菌體和雜菌的污染從空氣過濾、培養(yǎng)基、設備、環(huán)境等環(huán)節(jié)嚴格把關。四、谷氨酸的提取1、等電點法：操作簡單，收率60％。周期長，占地面積大。常采用的方法。（1）原理：在等電點PH＝3.2時，谷氨酸電荷為零，此時溶解度最低，會從溶液中析出，離心、過濾可提取谷氨酸。谷氨酸有兩種：α-型、β-型，前者晶型粗壯，易沉淀分離，需控制條件利于α-型形成。（2）提取工藝控制A谷氨酸含量要在4％以上，否則先濃縮。B為了生長α-型晶體，降溫速度要慢，低于30℃C加酸調PH時，前期稍快，中期要緩，后期要慢，直到等電點。D谷氨酸含量達到5％，PH4－4.5，加晶種；含量在3.5-4.0％，PH3.5-4.0時，投晶種。投入量為發(fā)酵液的0.2-0.3％。E結晶過程中，攪拌速度控制在20－30r/min。F結晶結束，靜止4－5h，上清液回收，沉淀離心分離得到谷氨酸粗品。2、離子交換法：用陽離子交換樹脂提取吸附谷氨酸形成的陽離子，再用熱堿洗脫，收集相應流分，再加鹽酸結晶。3、鋅鹽法：谷氨酸鋅溶解度低，將溶液中的谷氨酸一次性回收。五味精生產(chǎn)味精是谷氨酸單鈉鹽，在谷氨酸基礎上還需通過中和、脫色、除鐵等處理。工藝控制（1）中和將谷氨酸用水溶解后，攪拌，加入碳酸鈉，溫度65℃，濃度21－24Be，PH6.6-6.8超過7易生成二鈉鹽。（2）脫色采用活性炭或離子交換脫色。（3）除鐵加Na2S和F2+,Zn2+反應生成沉淀除去（4）濃縮結晶