專利名稱：一種味精生產(chǎn)工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型的味精生產(chǎn)方法。詳細而言，它涉及1)發(fā)酵過程中，加入二價(或三價)金屬的碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)直接生成相應金屬的谷氨酸鹽固體；2)谷氨酸鹽固體經(jīng)過濾、洗滌除去發(fā)酵液中所含無機鹽、蛋白質(zhì)、色素、糖等各類雜質(zhì)；3)將谷氨酸鹽與碳酸鈉(和/或氫氧化鈉)發(fā)生復分解反應，生成相應金屬的碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)沉淀和谷氨酸鈉溶液；此復分解反應也可以在活化劑存在下進行，使反應更加完全，收率提高；4)碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)沉淀返回發(fā)酵過程使用；5)谷氨酸鈉溶液經(jīng)過脫色，濃縮結晶獲得純凈谷氨酸鈉產(chǎn)品的工藝。
背景技術：
味精，其化學名稱為谷氨酸鈉。有著十分重要的功能，被廣泛用在食品、醫(yī)藥、工業(yè)及農(nóng)業(yè)等方面。味精主要由微生物發(fā)酵淀粉方法制得，但現(xiàn)有工藝存在以下問題1.發(fā)酵過程產(chǎn)品是谷氨酸銨，而不是谷氨酸或者谷氨酸納(味精)。
谷氨酸發(fā)酵過程中，隨著谷氨酸的不斷生成，發(fā)酵液的pH值不斷降低，對谷氨酸菌產(chǎn)生抑制，為了保持發(fā)酵的最佳條件，采用流加液氨堿性劑的方法，以維持體系pH6.8～7.0的中性；如此產(chǎn)生的后果是，從發(fā)酵罐得到的是谷氨酸銨，而不是所希望的谷氨酸或者谷氨酸納(味精)，使后續(xù)的味精后提取工藝在進行提純除雜的同時，還需要額外完成谷氨酸銨→谷氨酸→谷氨酸納(味精)的轉化工序。
2.谷氨酸銨轉化味精過程，增加大量生產(chǎn)成本，產(chǎn)生嚴重環(huán)境污染。
現(xiàn)生產(chǎn)中谷氨酸銨→谷氨酸的轉化工序，全部采用加濃硫酸，以調(diào)節(jié)發(fā)酵液(pH6.8～7.0)到谷氨酸的等電點(pH2.8～3.2)，冷凍沉淀析出谷氨酸方法；谷氨酸銨+硫酸→谷氨酸(沉淀)+硫酸銨(溶液)從上述流程可以看出流加的液氨及硫酸僅起調(diào)節(jié)pH的作用，最終以硫酸銨廢液的形式排出，生產(chǎn)1噸味精消耗濃硫酸～800Kg，氨水～600Kg，產(chǎn)生1噸硫酸銨并排放20噸高濃度有機廢水，成為巨量味精生產(chǎn)廢水中的主要組分之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于尋求一種味精生產(chǎn)工藝，在生產(chǎn)過程中，無需加入液氨及硫酸調(diào)節(jié)pH，從而縮短了生產(chǎn)工藝，較大程度的降低了生產(chǎn)成本，使味精生產(chǎn)中的三廢環(huán)境污染大部分被消除。
本發(fā)明是在發(fā)酵過程中，加入二價或三價金屬的碳酸鹽和/或二價或三價金屬的氧化物和/或二價或三價金屬的氫氧化物直接生成相應金屬的谷氨酸鹽固體，經(jīng)過濾、洗滌除去發(fā)酵液中所含無機鹽、蛋白質(zhì)、色素、糖等各類雜質(zhì)，(有或無活化劑存在下)相應金屬的谷氨酸鹽固體與碳酸鈉和/或氫氧化鈉進行復分解反應，生成碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)沉淀和谷氨酸鈉溶液。碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)沉淀返回發(fā)酵過程使用谷氨酸鈉溶液經(jīng)過脫色、濃縮結晶獲得純凈谷氨酸鈉產(chǎn)品。
本發(fā)明方法的主要技術方案包括了1)發(fā)酵過程中，加入二價或三價金屬的碳酸鹽和/或二價或三價金屬的氧化物、和/或二價或三價金屬的氫氧化物直接生成相應金屬的谷氨酸鹽固體；2)谷氨酸鹽固體經(jīng)過濾、洗滌除去發(fā)酵液中所含無機鹽、蛋白質(zhì)、色素、糖等各類雜質(zhì)；3)將谷氨酸鹽與碳酸鈉和/或氫氧化鈉發(fā)生復分解反應，生成相應金屬的碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)沉淀和谷氨酸鈉溶液；此復分解反應也可以在活化劑存在下進行，使反應更加完全，收率提高；4)碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)沉淀返回發(fā)酵過程使用；5)谷氨酸鈉溶液經(jīng)過脫色，濃縮結晶獲得純凈谷氨酸鈉產(chǎn)品。
發(fā)明工藝詳細敘述本發(fā)明工藝中，發(fā)酵液直接生成谷氨酸鈉的工藝與現(xiàn)行味精生產(chǎn)工藝幾乎完全一致，僅是尿素加入量為原工藝的30％～50％，較佳尿素加入量為原工藝的38～42％；二價(或三價)金屬的碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)加入量以能夠維持發(fā)酵液pH在6.0～7.5，較佳加入量為能夠維持發(fā)酵液pH在6.8～7.0的量；發(fā)酵液中直接生成相應二價(或三價)金屬的谷氨酸鹽，而不是原來的谷氨酸銨。
具體直接生成二價或三價金屬的谷氨酸鹽的發(fā)酵條件以發(fā)酵液總重量作為100％，其中加入雙酶糖5％～30％，較佳雙酶糖加入量16％～20％；加入K2HPO4量0.5％～3％，較佳K2HPO4量0.16％～2％；加入MgSO4量0.03％～0.1％，較佳MgSO4量0.05％～0.07％；加入玉米漿量0.2％～2.0％，較佳玉米漿量0.8％～1.2％；加入酚紅量0.06％～0.20％，較佳酚紅量0.12％～0.14％；尿素加入量為1.4～2.2％，較佳尿素加入量為1.7～1.9％；其余為去離子水(和/或者權利要求9所述的發(fā)酵廢液)。120℃/10分滅菌后，加入5.4％谷氨酸生產(chǎn)菌株種量，控制發(fā)酵溫度33℃～37℃，控制風量96r/min～110r/min。在發(fā)酵過程中不斷流加二價(或三價)金屬的碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)，加入量以能夠維持發(fā)酵液pH在6.0～7.5，較佳加入量為能夠維持發(fā)酵液pH在6.8～7.0的量；發(fā)酵液中直接生成相應二價(或三價)金屬的谷氨酸鹽固體沉淀。
以上所指的二價(或三價)金屬，是指其碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)在中性條件下沉淀的金屬，如Al3+、Ba2+、Bi3+、Ca2+、Co2+、Co3+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Ni3+、pb2+、Sb3+、Sn2+、Zn2+等。
發(fā)酵液經(jīng)過濾成谷氨酸鹽固體和發(fā)酵廢糖液兩部分，發(fā)酵廢糖液由于其中未加入任何化學試劑，可以直接/或者經(jīng)部分濃縮、過濾除雜后，循環(huán)返回發(fā)酵工藝，代替去離子水使用，大大減輕環(huán)境污染負擔。
過濾得到的谷氨酸鹽固體經(jīng)熱水洗滌后，加入濃度為10％～70％的碳酸鈉(和/或氫氧化鈉)溶液，較佳碳酸鈉(和/或氫氧化鈉)溶液濃度為35％～40％，與碳酸鈉發(fā)生復分解反應生成谷氨酸鈉溶液和相應金屬的碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)沉淀谷氨酸鹽+碳酸鈉(和/或氫氧化鈉)→谷氨酸鈉溶液+碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)沉淀在谷氨酸鹽與碳酸鈉(和/或氫氧化鈉)發(fā)生的復分解反應中，可以加入谷氨酸季銨鹽活化劑，在其作用下，可以使復分解反應更加完全，使收率提高1％～15％。其中活化劑用量是谷氨酸鹽量的十萬分之五至萬分之五，最佳用量是谷氨酸鹽量的萬分之一。
碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)沉淀返回發(fā)酵過程，使用于產(chǎn)生谷氨酸鹽。
將上述谷氨酸鈉在溫度為35～45℃下加入0.1％的活性炭進行脫色、除雜，時間為0.25～0.5小時，得到澄清的谷氨酸鈉溶液，經(jīng)濃縮結晶得到純凈谷氨酸鈉產(chǎn)品(味精)。
本發(fā)明具有的突出優(yōu)點如下1.消除了冷凍等電和離交工藝，因此在新工藝中不需要加任何硫酸、液氨；2.二價(或三價)金屬，巧妙地實現(xiàn)了在生產(chǎn)工藝過程中的無限制循環(huán)使用，因此不產(chǎn)生任何污染；3.生產(chǎn)過程中不使用其他任何與產(chǎn)品組成無關的化學品，沒有任何污染產(chǎn)生；4.發(fā)酵廢糖液可返回循環(huán)發(fā)酵，大大減輕環(huán)境污染負擔；5.生產(chǎn)過程勞動強度低，生產(chǎn)場地??；6.與現(xiàn)生產(chǎn)工藝相比較，工藝流程短，生產(chǎn)收率高，較大地降低了生產(chǎn)成本。


圖1為谷氨酸鈉生產(chǎn)工藝圖。
具體實施例方式
下一步結合實施例來進一步介紹本發(fā)明工藝。
實施例一發(fā)酵法生成谷氨酸鈣1.菌種N6生產(chǎn)菌株(福建省建陽武夷味精有限公司提供)2.一級培養(yǎng)基2.1葡萄糖2.5％、尿素0.58％、K2HPO40.1％、MgSO40.06％、玉米漿3％。NaOH調(diào)pH6.7，50ml分裝/500ml三角瓶。120℃/20分鐘滅菌。
2.2培養(yǎng)條件溫度33℃±0.2℃、八層紗布、往復式搖床(振幅8.5cm頻率98r/min)。
2.3種齡9小時。
3.發(fā)酵培養(yǎng)3.1發(fā)酵培養(yǎng)基雙酶糖18％；K2HPO40.18％；MgSO40.06％；玉米漿1.0％；酚紅0.12％；(以發(fā)酵液總重量為100％)；120℃/10分滅菌。尿素加入量為雙酶糖量的1/10(現(xiàn)生產(chǎn)工藝的40％)；在發(fā)酵過程中不斷流加CaCO3，加入量為維持發(fā)酵罐內(nèi)pH在6.8～7.0。
3.2種量5.4％3.3溫度控制33℃～37℃。
3.4風量控制96r/min～110r/min。
發(fā)酵結果谷氨酸鈣沉淀量為12.4％，谷氨酸銨含量為0％。
實施例二復分解工序例一中的發(fā)酵液經(jīng)過濾成谷氨酸鈣固體和發(fā)酵廢糖液兩部分，發(fā)酵廢糖液經(jīng)濃縮30％，過濾除雜后循環(huán)返回發(fā)酵工藝，代替水使用，對谷氨酸正常發(fā)酵無任何不利影響。
過濾得到的谷氨酸鈣固體5Kg經(jīng)熱水洗滌，至洗出液無色后，置于分解桶中，加入4.8Kg濃度為35％的碳酸鈉溶液，與碳酸鈉在0.5g谷氨酸季銨鹽活化劑的作用下發(fā)生復分解反應生成18.4Kg谷氨酸鈉溶液和1.8Kg碳酸鈣沉淀。谷氨酸鈉溶液中谷氨酸鈉濃度為30.4％，純度為99.8％。
碳酸鈣沉淀返回發(fā)酵過程，流加使用于產(chǎn)生谷氨酸鈣。
上述谷氨酸鈉經(jīng)活性炭脫色、濃縮、結晶得到5.4Kg合格味精產(chǎn)品。
實施例三發(fā)酵法生成谷氨酸鋅1.菌種N6生產(chǎn)菌株(福建省建陽武夷味精有限公司提供)2.一級培養(yǎng)基2.1葡萄糖2.5％、尿素0.58％、K2HPO40.1％、MgSO40.06％、玉米漿3％。NaOH調(diào)pH6.7，50ml分裝/500ml三角瓶。120℃/20分鐘滅菌。
2.2培養(yǎng)條件溫度33℃±0.2℃、八層紗布、往復式搖床(振幅8.5cm頻率98r/min)。
2.3種齡9小時。
3.發(fā)酵條件3.1雙酶糖18％；K2HPO40.18％；MgSO40.06％；玉米漿1.0％；酚紅0.12％(以發(fā)酵液總重量為100％)；120℃/10分滅菌。尿素加入量為雙酶糖量的1/10(現(xiàn)生產(chǎn)工藝的40％)；在發(fā)酵過程中不斷流加ZnO，加入量為維持發(fā)酵罐內(nèi)pH在6.8～7.0。
3.2種量5.4％3.3溫度控制33℃～37℃。
3.4風量控制96r/min～110r/min。
發(fā)酵結果谷氨酸鋅沉淀量為11.7％，谷氨酸銨含量為0％。
實施例四復分解工序例三中的發(fā)酵液經(jīng)過濾成谷氨酸鋅固體和發(fā)酵廢糖液兩部分，發(fā)酵廢糖液經(jīng)濃縮30％，過濾除雜后循環(huán)返回發(fā)酵工藝，代替水使用，對谷氨酸正常發(fā)酵無任何不利影響。
過濾得到的谷氨酸鋅固體5.2Kg經(jīng)熱水洗滌，至洗出液無色后，置于分解桶中，加入3.7Kg濃度為35％的氫氧化鈉溶液，發(fā)生復分解反應生成16.2Kg谷氨酸鈉溶液和1.67Kg氧化鋅沉淀。谷氨酸鈉溶液中谷氨酸鈉濃度為28.8％，純度為99.8％。
氧化鋅沉淀返回發(fā)酵過程，流加使用于產(chǎn)生谷氨酸鋅。
上述谷氨酸鈉經(jīng)活性炭脫色、濃縮、結晶得到5.2Kg合格味精產(chǎn)品。
權利要求
1.一種味精生產(chǎn)工藝，其特征在于，a、直接發(fā)酵生成二價或三價金屬的谷氨酸鹽以發(fā)酵液總重量作為100％，其中加入雙酶糖5％～30％，加入K2HPO4量0.5％～3％，加入MgSO4量0.03％～0.1％，加入玉米漿0.2％～2.0％，加入酚紅0.06％～0.20％，尿素加入量為1.4～2.2％，其余為去離子水和/或發(fā)酵廢液，120℃/10分滅菌后，加入5.4％谷氨酸生產(chǎn)菌株種量，控制發(fā)酵溫度33℃～37℃，控制風量96r/min～110r/min，在發(fā)酵過程中不斷流加二價或三價金屬的碳酸鹽和/或二價或三價金屬的氧化物和/或二價或三價金屬的氫氧化物，加入量以能夠維持發(fā)酵液pH在6.0～7.5，發(fā)酵液中直接生成相應二價或三價金屬的谷氨酸鹽固體沉淀；b、谷氨酸鹽復分解反應上述發(fā)酵液靜置后，使懸浮在發(fā)酵液中的大部分菌絲體等固體，與發(fā)酵液一起被排出；發(fā)酵液底部的谷氨酸鹽固體沉淀再通過過濾被分離出來。
2.根據(jù)權利要求1所述的味精生產(chǎn)工藝，其特征在于，過濾分離出來的谷氨酸鹽固體沉淀再用水洗滌，除去沾附在谷氨酸鹽固體沉淀上的發(fā)酵液中所含的溶解雜質(zhì)。
3.根據(jù)權利要求2所述的味精生產(chǎn)工藝，其特征在于，在過濾洗滌得到的谷氨酸鹽固體中，加入濃度為10％～70％的碳酸鈉和/或氫氧化鈉溶液，發(fā)生復分解反應生成谷氨酸鈉溶液和相應金屬的碳酸鹽和/或金屬的氧化物和/或金屬的氫氧化物沉淀，反應過程如下谷氨酸鹽+碳酸鈉和/或氫氧化鈉→谷氨酸鈉溶液+二價或三價金屬的碳酸鹽和/或二價或三價金屬的氧化物、和/或二價或三價金屬的氫氧化物沉淀。
4.根據(jù)權利要求3所述的味精生產(chǎn)工藝，其特征在于，在復分解反應中，加入谷氨酸季銨鹽活化劑，使復分解反應更加完全，其中谷氨酸季銨鹽活化劑用量是谷氨酸鹽量的十萬分之五至萬分之五。
5.根據(jù)權利要求1所述的味精生產(chǎn)工藝，其特征在于，二價或三價的金屬為Al3+、Ba2+、Bi3+、Ca2+、Co2+、Co3+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Ni3+、Pb2+、Sb3+、Sn2+、Zn2+。
6.根據(jù)權利要求2所述的味精生產(chǎn)工藝，其特征在于，復分解反應生成的谷氨酸鈉溶液和二價或三價金屬的碳酸鹽和/或二價或三價金屬的氧化物和/或二價或三價金屬的氫氧化物沉淀返回發(fā)酵過程使用，以直接發(fā)酵繼續(xù)生成二價或三價金屬的谷氨酸鹽固體沉淀。
7.根據(jù)權利要求1所述的味精生產(chǎn)工藝，其特征在于，發(fā)酵液靜置后，通過虹吸法，使懸浮在發(fā)酵液中的大部分菌絲體等固體，與發(fā)酵液一起被排出；發(fā)酵液底部的谷氨酸鹽固體沉淀再通過過濾被分離出來；通過虹吸、過濾等方法分離二價或三價金屬的谷氨酸鹽固體沉淀后，得到的懸浮菌絲體等固體的發(fā)酵廢液；發(fā)酵廢液再經(jīng)過濃縮/或者不經(jīng)過濃縮，過濾分離菌絲體等固體后，返回發(fā)酵過程作為發(fā)酵用水使用，以減少發(fā)酵廢液排放對環(huán)境的污染。
8.根據(jù)權利要求1所述的味精生產(chǎn)工藝，其特征在于，在直接發(fā)酵生成二價或三價金屬的谷氨酸鹽時，以發(fā)酵液總重量作為100％，其中加入雙酶糖16％～20％，K2HPO40.16％～2％；MgSO40.03％～0.1％，MgSO40.05％～0.07％，玉米漿0.8％～1.2％；酚紅量0.12％～0.14％，尿素加入量為1.7～1.9％；在發(fā)酵過程中不斷流加二價或三價金屬的碳酸鹽和/或二價或三價金屬的氧化物、和/或二價或三價金屬的氫氧化物，加入量以能夠維持發(fā)酵液pH在6.8～7.0的量。
9.根據(jù)權利要求2中所述的味精生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述溶解雜質(zhì)為無機鹽、蛋白質(zhì)、色素、糖；在過濾洗滌得到的谷氨酸鹽固體中，加入濃度為濃度為35％～40％的碳酸鈉和/或氫氧化鈉溶液。
10.根據(jù)權利要求4所述的味精生產(chǎn)工藝，其特征在于，谷氨酸季銨鹽活化劑用量是谷氨酸鹽量的萬分之一。
全文摘要
味精生產(chǎn)方法，涉及一種味精的新型生產(chǎn)技術。本發(fā)明是在發(fā)酵過程中，加入二價或三價金屬的碳酸鹽和/或氧化物、和/或氫氧化物直接生成相應金屬的谷氨酸鹽固體，經(jīng)過濾、洗滌除去發(fā)酵液中所含無機鹽、蛋白質(zhì)、色素、糖等各類雜質(zhì)，(有或無活化劑存在下)相應金屬的谷氨酸鹽固體與碳酸鈉(和/或氫氧化鈉)進行復分解反應，生成碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)沉淀和谷氨酸鈉溶液。碳酸鹽(和/或氧化物、和/或氫氧化物)沉淀返回發(fā)酵過程使用谷氨酸鈉溶液經(jīng)過脫色、濃縮結晶獲得純凈谷氨酸鈉產(chǎn)品。
文檔編號A23L1/228GK1711910SQ20051004086
公開日2005年12月28日 申請日期2005年7月1日 優(yōu)先權日2005年7月1日
發(fā)明者彭奇均 申請人:江南大學