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ZT: 有關味精的生產
送交者: 夏涼 2007年12月05日16:14:13 於 [五 味 齋] 發送悄悄話

1、早期--從天然的食物材料中取得

最早的味精製造方法就是從天然的食物材料中抽取,例如:將海帶以熱水煮過,取其湯液濃縮後即可得到含有味精的濃縮液或調味粉。

2、中期--最早商業化製造味精的原料是麵筋。

麵筋即是麵粉中的蛋白質,採用的方法是蛋白質水解法,因為麵筋的來源豐富,且含有高達23%的麩胺酸,最適合做為製造味精的原料。
以早期味精工廠使用小麥麵筋加水分解製造味精為例,每20公斤小麥麵粉可產出味精1公斤,可見早期生產味精之不易。

3、近期--糖是生產味精的主要原料

西元1958年利用微生物生產味精的發酵技術開發成功,主要是利用葡萄糖、果糖或蔗糖為糖源,經特別篩選的味精生產菌種吸收代謝後,
合成大量的麩胺酸,是屬於生物合成的天然胺基酸。這些特別篩選的微生物會將糖蜜中的糖轉變成麩胺酸。每消耗一公斤的糖,約可產生0.5公斤的麩胺酸,生產效率非常高。

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從1923年我國開始生產味精以來,至今已有80年歷史。隨着科學技術的不斷進步,味精生產技術也在不斷變革,由創建之初的以麵筋、豆粕為原料水解法生產工藝改變為現在以糖質為原料發酵法生產工藝。發酵法製造味精的生產技術進步較大,尤其近幾年進展更快,無論菌種還是工藝方法及裝備水平,逐步縮小與國際間的差距。

  1.工藝技術進展情況

  ●製糖工藝進展:

  以澱粉或大米為原料首先要製備葡萄糖,其工藝方法進展歷程:酸法水解→酶酸法水解→雙酶法水解。

  雙酶法製糖,糖液質量好(含糖量高,透光率高),澱粉轉化率高,有利於發酵和提取。目前水平:透光率85%以上,含糖30%以上(澱粉原料),糖純度98%以上,轉化率95%以上。

  ●發酵工藝進展:

  發酵類型:亞適量生物素水平(產酸4~6g/dl)→改良型亞適量生物素水平(產酸5~8g/dl)→高生物素水平(添加青黴素、表面活性劑、採用溫度敏感型菌株,產酸12~15g/dl)。

  投糖方式:一次投糖發酵(中、高糖)→中糖及中後期補糖發酵→中糖或低糖及中後期連續流加糖發酵。

  ●提取工藝進展:生產工藝直接等電點方法(少數鋅鹽法)→等電離交方法→濃縮連續等電點法(少數廠家採用)。

  分離方式:間歇三足式離心機→連續錐蘭式分離機、沉降式分離機、帶式濾過機。

  精製工藝進展:脫色除鐵方式:全粉炭脫色、硫化鹼除鐵→顆粒炭脫色、樹脂除鐵。

  結晶方式:夾套式結晶罐→內循環式結晶。

  2.技術指標進展情況:

  從附表可知,進入90年代,尤其95年後,技術進步較快,目前行業最好水平是(僅少數廠家)製糖收率99%以上、發酵產酸11~12%、轉化率59~62%,提取收率96~98%、精製收率96%。與80年代比較全行業平均製糖收得率提高了10%,發酵產酸率提高了117%,轉化率提高了43%,提取收率提高了20%,精製收率提高了8.8%,綜合技術指標澱粉消耗下降了166%。

  二、我國味精生產技術與國際間差距

  儘管我國味精工藝技術指標水平進步很快,但與國際先進水平仍有較大差距,國外優勢主要表現在以下幾個方面:

  1.原料:粗原料糖蜜、少數澱粉,具有成本優勢。

  2.生產方式:提取、精製生產單元連續生產方式,效率高、勞動強度低。

  3.裝備水平:自動化程度高,廣泛採用計算機,機器裝備先進,運行穩定,生產環境好。

  4.生產率:設備產能高,生產能力比我們高50%,人員勞動生產率高,相同規模但人員僅是我們的1/10。

  5.生產技術水平較高:發酵產酸14~16%,轉化率62~67%、精製收率97~98%。

  生產工藝方法:穀氨酸發酵:高生物水平、添加青黴素或採用溫度敏感型菌株,低糖連續流加方式,發酵強度高,夫酸熱量高,利於精製收率提高及產品質量的提高,並且利於環保治理。

  提取:連續濃縮等點法精製:連續結晶,並引入多效蒸發裝備,蒸汽消耗低。

  6.環保治理:資源化利用高,生產液體肥料或固體肥料,治理徹底,完全達標排放,並且有一定收益。

  三、我國味精生產技術發展方向

  基於我國目前味精生產工藝技術及技術水平對照國外先進水平,我們主要應從設備的產能、生產工藝的連續等方面有所突破,實現提高技術水平,降低消耗,提高國際競爭力。

  1.穀氨酸發酵:

  應採用高生物素髮酵工藝,其工藝特點:營養豐富、種量大、風量高。在保持一定發酵轉化率基礎上,要千方百計提高產酸率和縮短發酵周期,即提高發酵強度。產酸10%,周期34hr,與產酸15%,周期30hr比較,單位產量提高60%左右。發酵產能的提高,可節省固定資產投入,能耗下降,並可降低工資及管理費用,達到降低成本目的。亞適量生物素工藝有一定局限性,只有大種量高生物素髮酵方法才能提高單位時間、單位體積產酸量,控制上可採用添加青黴素、表面活性劑或溫度敏感型菌株,企業可以根據自身情況利用現有菌種通過工藝的變革實現,或者篩選溫度敏感菌株實現。

  2.穀氨酸提取和廢水治理

  應採用濃縮等電點及廢水製造肥料的工藝。目前國內普遍是等電點離交工藝,雖然提取收率高(高於濃縮等電),但酸、氨消耗高,廢水量大,處理難度大,成本高。隨着環保排放的嚴控,我們必須重新審視提取工藝,要追求最佳提取與環保綜合效益。

  工藝特點:發酵液濃縮。連續中和,粗穀氨酸再提純。

  濃縮:發酵液濃縮,主要考慮廢液制肥料時,先濃縮以減少酸性蒸發量,一般是採用多效真空蒸發裝置,溫度不超過80℃,穀氨酸含量25~30g/dl。

  連續中和:隨着發酵產酸提高,傳統的間歇等電方式已不能適應(穀氨酸12%以上時易形成β-型晶),必須連續中和。對於濃縮的發酵液連續中和是惟一的中和方式。

  工藝操作上,在有一定晶體的底料中,連續流加發酵液和中和劑,維持穩定的pH和溫度梯度,此工藝的優點是質量穩定,可越過蛋白質膠體,避免非正常發酵液的影響,其次是周期短,可提高設備能力,連續化、自動化生產,減輕勞動強度。

  再結晶:經過濃縮的發酵液,穀氨酸晶體雜質高,為減輕後步工序負荷,必須進一步提純,根據工業結晶理論,結晶是提純物料最有效的方法,可採取兩種方法,一種方法是α-型晶(粗穀氨酸),經溶解重新結晶或β-型晶,因晶格的不同,除去晶體中的雜質和色素,達到提純的目的。另一種方法是α-型晶,表面適度溶解後再重新結晶(仍然為α-型晶形),除去表面吸附的雜質。前者夫酸純度高,後者夫酸純度低,但具有一定的成本優勢。

  廢水治理:味精生產廢水COD、BOD、N-NH3、SO4-高,難處理,目前的處理方法有:生化處理法,適宜於中濃度廢水,工程投資大,占地面積大,能耗高,可作為輔助處理方法,培養飼料酵母,作為飼料添加劑,仍有二次排污需要處理;製造肥料法:一種是先提取穀氨酸後母液蒸發濃縮成硫酸肥料(閉路循環),另一種是發酵液先濃縮提取穀氨酸,母液再濃縮制複合肥料。隨着發酵產酸提高,濃縮比降低,能耗下降,且複合肥料市場量較大,治理相對徹底,有一定的經濟效益,因此個人認為提取走濃縮等電廢水治理制複合肥是較為經濟合理的工藝方法,是企業發展方向。

  3.味精結晶:多效蒸發和連續結晶

  國內味精結晶,一直沿用傳統方法,沒有大的改進,間歇單效,濃縮、結晶設備一體,雖可做成大顆粒味精,但蒸汽消耗高,精製工序占蒸汽總消耗的60%以上,國內味精的消費方式正在發生變化,味精作為終端消費的比例在減少,而作為基料用於食品加工業和複合調味料的比例增加較快。目前台灣、韓國、日本等地家庭消費味精量僅占3成,作為基料的細分市場需求的是小顆粒味精,大顆粒味精實屬質量過剩。連續結晶方式,充分顯示其優勢,既能滿足用戶需求,同時實現了味精結晶工序連續化、自動化,並輔之多效蒸發,大幅度提高效率,降低生產成本。

  4.生產設備向大型化、自動化及節能型發展

  發酵罐向大型化、自動化方向發展,並且改變傳統攪拌形式,軸向與徑向流相結合,增加溶解氧,提高效率,降低運行費用,穩定生產;空氣過濾系統,採用過濾效率高(可達到99.9999%),阻力小,壓力降低的膜過濾器,保證無菌空氣質量,並節省電耗。穀氨酸分離系統,味精連續結晶,採用國產或進口的先進設備以達到節能、減輕勞動強度,提高收率,提高產品質量。

  味精工業是技術密集型產業,展望未來,味精工業將會達到更高水平,味精工業前景將更加美好,我們奮鬥在味精行業的同仁們,應立足現在,充分認識行業差距,借鑑國內外、業內外先進經驗,團結一致,不斷技術創新,加速企業技術進步,繼續進行味精工藝革命,提升技術水平,為味精工業發展做出更大貢獻。

  附表:味精行業年度平均技術水平

  年度     1980  1985  1990 1995 2000 2001  2002(1-6)

糖收率(%)   88.9  88.3  87.6 93.3 98.1 97.8  97.8     產酸率(%)   4.7  5.5   5.9  7.6  9.2  9.5  10.2     轉化率(%)   40.2  43.3  43.9 50  55.8 57.3  57.5    提取收率(%)  78.8  78.9  73.9 81.0 93.7  94.2  94.1    精製收率(%)  87.4  86.8  90.0 91.4 94.7  95.1  95.5    澱粉消耗(折純) 3.81  3.82  3.82 1.83 1.42  1.39  1.43    

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