(10)申请公布号
(43)申请公布日 (21)申请号 201410845700.0
(22)申请日 2014.12.31
A23L 1/228(2006.01)
(71)申请人广州双桥股份有限公司
地址510280 广东省广州市海珠区工业大道
南箕路346号
(72)发明人徐正康 林琳 罗建勇 冯文清
郭峰 沈国华
(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有
限公司 44205
代理人郑莹
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种味精的生产工艺，包括以
经巴氏消毒，两级超滤，得菌体糊和谷氨酸清液，
谷氨酸清液经蒸发浓缩，连续等电冷却后分离，得
结晶的α-谷氨酸和分离母液；α-谷氨酸与转晶
母液混合、加热保温，分离，得麩酸，麩酸与水混合
制成悬浮液，控制转晶pH 值4.0～5.0，温度，转
晶成β-谷氨酸，用碳酸钠水溶液中和，然后经活
性炭脱，过滤，滤液经颗粒炭柱脱除铁，脱
液再经蒸发结晶、离心分离、干燥筛分制成成品。
本发明工艺减少了味精生产中废液的排放量，减
少了化学品的使用，降低了生产成本，提高了经济
效益，有利于资源的回收利用。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书8页
(10)申请公布号CN 104473120 A (43)申请公布日2015.04.01
C N 104473120
A
1.一种味精的生产工艺，包括以下步骤：
1）谷氨酸发酵：发酵培养基经灭菌后，接入谷氨酸产生菌，在发酵罐中发酵，得谷氨酸发酵液；
2）谷氨酸提取：谷氨酸发酵液经巴氏消毒，两级超滤，得菌体糊和谷氨酸清液，菌体糊干燥后成为高蛋白饲料粉，谷氨酸清液经蒸发浓缩，连续等电冷却后分离，得结晶的α-谷氨酸和分离母液，分离母液则经蒸发浓缩、结晶得到硫酸铵和液体蛋白；
3）谷氨酸转晶：α-谷氨酸与转晶母液混合、加热保温，分离，得麩酸，麩酸与水混合制成悬浮液，加入味精母液或氢氧化钠溶液控制转晶pH值4.0～5.0，升温至70～78℃，搅拌转晶，分离得β-谷氨酸滤饼和滤液，滤液再次与α-谷氨酸混合，重复转晶；
4）精制：转晶后的β-谷氨酸滤饼用碳酸钠水溶液中和，然后经活性炭脱，过滤，滤液经颗粒炭柱脱除铁，脱液再经蒸发结晶、离心分离、干燥筛分，得味精。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：所述谷氨酸发酵步骤中，发酵条件：发酵温度31～42℃、pH值7.0～7.8、通风量1:0.22～1:0.48、流加糖过程保持残糖在0.4%～
3.5 wt %、发酵周期29～32h。
3.根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：发酵过程监控发酵液的△OD值，当△OD值为0.65～0.75，通过增加发酵液中的溶解氧至罐压稳定在0.05～0.1MPa。
4.根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：所述发酵培养基的质量百分比配方：葡萄糖13.5～2
5.5%、水86%～73%、玉米浆0.32～0.54%、氯化钾0.05～0.28%、硫酸镁0.04～0.17%、磷酸0.06～0.16%、桔水0.03～0.35%。
5.根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：所述两级超滤中，一级超滤的体积浓缩系数为4～12，超滤温度70～80℃；二级超滤的体积浓缩系数为1～3.5，超滤的截止能力为15万道尔顿。
6.根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：所述连续等电冷却分离步骤为：浓缩液依次经过三级等电点罐，每次加入到第一级等电点罐的同时，加入硫酸调pH值，其中，浓缩液pH值控制5.9～6.2，一级等电点罐含α-谷氨酸晶种，一级等电点罐pH控制3.0～4.2，温度20～24℃，二级等电点罐pH控制3.0～3.5，温度12～18℃，三级等电点罐pH控制3.0～3.2，温度5～10℃。
7.根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：所述谷氨酸提取步骤中，谷氨酸清液经蒸发浓缩前，pH值调控为5.7～6.0。
8.根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：所述谷氨酸转晶步骤中，α-谷氨酸与转晶母液按0.8～1.2:1的重量比混合、加热至60～65℃保温，分离。
9.根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：所述谷氨酸转晶步骤中，搅拌转晶温度70～78℃，转晶pH值4.0～5.0。
10.根据权利要求1或2所述的生产工艺，其特征在于：所述精制步骤中，转晶后的β-谷氨酸滤饼用32°Bé～34°Bé的碳酸钠水溶液中和，温度控制60℃～65℃，pH值控制6.4～6.7，所得中和液的波美度大于23°Bé。
一种味精的生产工艺
技术领域
[0001] 本发明属于食品工艺领域，涉及一种味精的生产工艺。
背景技术
[0002] 我国味精生产历史悠久，且是味精生产和消费大国，年产量已突破200万吨。味精生产普遍采用以玉米为原料，利用发酵技术，是对农产品进行深加工的高科技产业。由于需求量大，味精晶体外观洁白，光泽度好，晶体颗粒形状规则、整齐的要求越来越高，如何提高味精的生产率及味精的品质成为了味精生产工艺中研究的重点问题。
[0003] 在谷氨酸发酵技术中，如何提高产酸率和糖酸转化率是关键所在，产酸率和糖酸转化率的提高意味着味精产率的提高；其次，随着谷氨酸发酵产酸率的不断提高，谷氨酸提取技术也亟待改革，传统工艺采用单批间歇等电工艺提取谷氨酸，然而其生产周期长，不易出现轻质谷氨酸，需要大量的冷冻资源和能源，收率低；另外，谷氨酸转晶是利用物理形态的改变，把谷氨酸结晶从α型（不稳定）转为β型（稳定）的过程。提取分离出来的粗谷氨酸α晶体中含有各种杂质（往往是几种氨基酸），这些杂质基本都出现在晶体点阵上，这样使α晶体结构保持稳定。可是，β型谷氨酸在水中溶解度要比α型谷氨酸略
低。在溶液中，要保持谷氨酸的浓度等同于α型谷氨酸的溶解度，该溶解度相当于溶解度较低的β型谷氨酸的一个超饱和的浓度，形成了β型谷氨酸的结晶，引起同样数量的α型谷氨酸的溶解，这样持续直到α型晶体全部消失转变为β型晶体。传统的谷氨酸转晶工艺是在经酸化完全溶解后，再进行结晶，这一工艺需要消耗大量的酸和碱，产生大量的废水，对环境造成很大压力，许多著名味精厂近期受到国家环保部门的严厉处罚。
[0004] 另一方面，在味精大量需求的背后，味精的生产也是水、能源消耗的大户，同时也是仅次于造纸工业的污染大户，高浓度废水处理问题也一直困扰着国内味精行业。味精行业产生的高浓度废液是指经等电、离交吸附后产生的尾液，其组成如下：菌体蛋白类物质、多种发酵产物、糖类物质、多种微量元素，pH3.2左右，COD浓度高达50000 mg/L以上，BOD 浓度30000 mg/L左右。味精高浓度有机废液，如不经处理流入江河，会使水质富营养化，导致水生物绝迹。如何解决味精生产带来的污染问题，对污染物进行综合利用，是企业可持续发展的关键。如果能在味精生产过程中减少废液和/或废液的污染程度，对于保护环境，减少水质污染具有重大的现实意义，是企业全面、协调、可持续发展的需要。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种味精的生产工艺。
[0006] 本发明所采取的技术方案是：
一种味精的生产工艺，包括以下步骤：
1）谷氨酸发酵：发酵培养基经灭菌后，接入谷氨酸产生菌，在发酵罐中发酵，得谷氨酸发酵液；
2）谷氨酸提取：谷氨酸发酵液经巴氏消毒，两级超滤，得菌体糊和谷氨酸清液，菌体糊
干燥后成为高蛋白饲料粉，谷氨酸清液经蒸发浓缩，连续等电冷却后分离，得结晶的α-谷氨酸和分离母液，分离母液则经蒸发浓缩、结晶得到硫酸铵和液体蛋白；
3）谷氨酸转晶：α-谷氨酸与转晶母液混合、加热保温，分离，得麩酸，麩酸与水混合制成悬浮液，加入味精母液或氢氧化钠溶液控制转晶pH值4.0～5.0，升温至70～78℃，搅拌转晶，分离得β-谷氨酸滤饼和滤液，滤液再次与α-谷氨酸混合，重复转晶；
4）精制：转晶后的β-谷氨酸滤饼用碳酸钠水溶液中和，然后经活性炭脱，过滤，滤液经颗粒炭柱脱除铁，脱液再经蒸发结晶、离心分离、干燥筛分，得味精。
[0007] 优选的，所述谷氨酸产生菌为二级种子。
[0008] 优选的，所述发酵培养基的质量百分比配方：葡萄糖13.5～25.5%、水86%～73%、玉米浆0.32～0.54%、氯化钾0.05～0.28%、硫酸镁0.04～0.17%、磷酸0.06～0.16%、桔水0.03～0.35%。
[0009] 优选的，所述两级超滤中，一级超滤的体积浓缩系数为4～12，超滤温度70～80℃；二级超滤的体积浓缩系数为1～3.5，超滤的截止能力为15万道尔顿。
[0010] 优选的，所述谷氨酸发酵步骤中，发酵条件：发酵温度31～42℃、pH值7.0～7.8、通风量1:0.22～1:0.48、流加糖过程保持残糖在0.4%～3.5 wt %、发酵周期29～32h。[0011] 优选的，发酵过程监控发酵液的△OD值，当△OD值为0.65～0.75，通过增加发酵液中的溶解氧至罐压稳定在0.05～0.1MPa。监控△OD值为0.65～0.75时，培养基中生物素含量从“亚适量”提高为“亚富量”，此时增加溶解氧量，通过控制罐压来实现控制溶解氧的浓度。
[0012] 优选的，所述连续等电冷却分离步骤为：浓缩液依次经过三级等电点罐，每次加入到第一级等电点罐的同时，加入硫酸调pH值，其中，浓缩液pH值控制5.9～6.2，一级等电点罐含α-谷氨酸晶种，一级等电点罐pH控制3.0～4.2，温度20～24℃，二级等电点罐pH控制3.0～3.5，温度12～18℃，三级等电点罐pH控制3.0～3.2，温度5～10℃。[0013] 优选的，所述谷氨酸提取步骤中，谷氨酸清液经蒸发浓缩前，pH值调控为5.7～6.0。
[0014] 优选的，所述谷氨酸转晶步骤中，α-谷氨酸与转晶母液按0.8～1.2:1的重量比混合、加热至60～65℃保温，分离。
[0015] 优选的，所述谷氨酸转晶步骤中，搅拌转晶温度70～78℃，转晶pH值4.0～5.0。[0016] 优选的，
所述精制步骤中，转晶后的β-谷氨酸滤饼用32°Bé～34°Bé的碳酸钠水溶液中和，温度控制60℃～65℃，pH值控制6.4～6.7，所得中和液的波美度大于23°Bé。
[0017] 优选的，谷氨酸发酵过程中，能过控制发酵液的搅拌速度以增加发酵液中的溶解氧。
[0018] 优选的，所述葡萄糖是以淀粉为原料双酶法制成。
[0019] 优选的，所述谷氨酸转晶步骤中，滤液再次与α-谷氨酸按1:0.8～1.2的重量比混合。
[0020] 优选的，所述谷氨酸提取步骤中，谷氨酸清液经蒸发浓缩，其浓缩倍数为2～2.5倍。
[0021] 优选的，谷氨酸发酵通入的无菌空气采用PALL膜式空气过滤系统过滤。
[0022] 优选的，超滤采用无机陶瓷膜作为滤膜。
[0023] 优选的，所述精制步骤中，采用K-15颗粒炭柱脱除铁。
[0024] 优选的，所述二级种子为菌种FM415经一级培养、二级培养所得，其中，二级培养所用培养基的质量百分比配方为：葡萄糖5.0～6.7%、自来水92～86%、磷酸二氢钾0.19～0.22%、硫酸镁0.09～0.14%、玉米浆1.88～5.0%、桔水0.84～1.94%；
一级培养所用培养基的质量百分比配方为：葡萄糖2～2.5%、尿素0.5～0.55%、磷酸氢二钾0.1～0.12%、玉米浆2.5～3.0%、硫酸镁0.05～0.06%、水93.77～94.85%。[0025] 在谷氨酸发酵技术中，要提高产酸率和糖酸转化率，关键是改变谷氨酸发酵生产菌细胞的通透性，才能使细胞所累积的谷氨酸分泌出体外。本工艺在研究谷氨酸发酵生物素贫乏（亚适量）工艺与高生物素工艺两者的技术特点并结合对谷氨酸发酵长期实践的基础上，总结出在谷氨酸发酵中改变生产菌细胞膜的通透性的办法，具体表现在细胞的转型上，即从生长型细胞转变为谷氨酸代谢型细胞。当生长型细胞转为代谢型细胞，细胞内所累积的谷氨酸便分泌出体外。而从生长型细胞转为代谢型细胞的关键因子是控制生物素含量及溶解氧的浓度，即在培养基中生物素含量从“亚适量”提高为“亚富量”时，控制发酵中溶解氧浓度，不用添加青霉素或表面活性剂，则可加速细胞的增殖和细胞的转型，从而提高谷氨酸发酵产酸率和糖酸转化率。
[0026] 本发明将超滤应用于味精生产，通过自动化生产线将经巴氏消毒后的发酵液进行超滤，使分子量大的分子（即菌体糊）被滞留，而分子量小的分子（即谷氨酸清液）能通过。使得发酵液经一级、二级超滤后有效地分离为菌体糊和谷氨酸清液，菌体糊经干燥后作为高蛋白饲料粉，既减少了环境污染，又变废为宝，产生较高的经济效益。
[0027] 本工艺采用连续等电点法提取谷氨酸，代替原来的单批间歇等电工艺。所谓连续等电点法就是经浓缩后的谷氨酸超滤清液连续加入等电点罐中，同时加入硫酸调pH至谷氨酸等电点，然后连续冷却、连续分离的提取工艺。根据结晶理论，从溶液中结晶时，要经过不稳区投种生成晶核阶段，在介稳区晶体
的长大阶段。在连续等电操作过程中，等电点罐存有α-谷氨酸晶种，浓缩液及酸液连续流加进入，控制pH及温度，由于α-谷氨酸晶种的存在，通过强烈的搅拌，使料液混合均匀，其中谷氨酸浓度始终处于介稳区，此时，小晶体长大，由于在介稳区操作，且有α-谷氨酸晶种存在，新生成的晶体也可以保证为α型。在工艺引进过程中，我们不断地对工艺条件进行摸索，寻到适合本工艺生产实际的浓缩液流加速度、pH值、温度等提取等电点控制参数，使谷氨酸结晶处于良好的可控状态。本发明研究发现仅通过一级等电点提取工艺及快速降温的等电点提取工艺，在α-谷氨酸晶体的形成过程中很容易出现β-谷氨酸晶体(俗称：轻麸酸)，本发明通过三级等电点提取，逐步降温的工艺相对来说，α-谷氨酸晶体的形成率大大提高，晶体纯度也大大提高。本发明的谷氨酸清液经浓缩后连续加入等电点罐提取谷氨酸，该工艺一方面能有效提高味精总收率，可高达107.83%，达到世界先进水平；另一方面能节约能源，同时大大提高了劳动生产率，降低了员工的劳动强度。
[0028] 本发明的有益效果是：
本发明工艺减少了味精生产中废液的排放量，减少了化学品的使用，降低了生产成本，提高了味精产量和品质，提高了经济效益，有利于资源的回收利用。
[0029] 本发明的菌种在培养基中生物素含量从“亚适量”提高为“亚富量”时，提高发酵
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