一种高效生产味精的方法
阅读说明：本技术 一种高效生产味精的方法 (Method for efficiently producing monosodium glutamate ) 是由 赵兰坤 徐庆阳 孙钦波 刘景阳 李树标 王峰 赵凤良 王小平 吴国强 于 2020-11-04 设计创作，主要内容包括：本发明属于发酵技术领域,公开了一种高效生产味精的方法,其包括如下步骤：1)菌株活化；2)制备种子液；3)发酵；4)陶瓷膜过滤；5)超滤膜过滤；6)味精制备；7)减压浓缩；8)脱色；9)反渗透过浓缩；9)减压浓缩；10)冷冻结晶；11)离心,干燥。本发明提供的一种高效提取味精的方法,能够提高味精的生产能力和提取效率,降低污染,从而降低生产成本,提高经济效益。(The invention belongs to the technical field of fermentation, and discloses a method for efficiently producing monosodium glutamate, which comprises the following steps: 1) activating a strain; 2) preparing a seed solution; 3) fermenting; 4) filtering by a ceramic membrane; 5) filtering with an ultrafiltration membrane; 6) preparing monosodium glutamate; 7) concentrating under reduced pressure; 8) decoloring; 9) reverse osmosis concentration; 9) concentrating under reduced pressure; 10) freezing and crystallizing; 11) centrifuging and drying. The method for efficiently extracting the monosodium glutamate provided by the invention can improve the production capacity and extraction efficiency of the monosodium glutamate and reduce pollution, thereby reducing the production cost and improving the economic benefit.)
技术领域
本发明属于发酵技术领域，涉及一种高效生产味精的方法。
背景技术
味精，学名谷氨酸一钠，化学名α-氨基戊二酸一钠，是谷氨酸的钠盐，也是日常生活中常见的调味品，能显著增加食物的鲜味。除此之外，味精在摄入人体后，能被胃酸水解为L-谷氨酸，在预防、治疗肝昏迷，保护肝脏，促进中枢神经系统正常生理活动方面有积极作用。我国的味精行业在经过多年的发展，年产量达到了170多万吨，出口50多个国家，销售收入近180亿元，市场前景巨大。但在味精生产方面还存在以下问题：
1.发酵效率偏低。L-谷氨酸是味精生产的前体物质，虽然近几年随着基因工程等技术的深入发展，L-谷氨酸产量在不断的提高，但还是存在着生产成本高，企业收益低等问题；
2.污染严重。目前味精的提取多采用等电-离交法，在生产过程中通过加入浓硫酸调节等电点使谷氨酸结晶出来，在这个过程中会产生的大量的硫酸铵废液，给废液处理带来了极大地困难，增加生产成本。
3.副产物多。味精的制备主要是往谷氨酸晶体中添加质量分数为10%的碳酸钠水溶液溶解中和，进而得到味精。这种方法反应时间长，容易发生副反应，进而导致副产物的生成。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述存在的问题，提出了一种高效生产味精的方法，能够提高味精的生产能力和提取效率，降低污染，从而降低生产成本，提高经济效益。
本发明的主要解决方案是这样实现的：
一种高效生产味精的方法，其包括如下步骤：
1）菌株活化：将谷氨酸棒杆菌GDK-9从-80℃冰箱中取出，接种于斜面培养基上，传代两次，得到活化菌株；
2）制备种子液：用无菌水将斜面上的菌株洗脱，全部接种到含有种子培养基的发酵罐中，温度控制在34 ℃，溶氧控制在30~50%，pH通过氨水控制在7.0左右；
3）发酵：当种子液的OD600达到20时，将种子液按20%的接种量接种到含有发酵培养基的发酵罐中。初始温度控制在34℃，每4 h升温0.5℃，升温至37℃停止；溶氧通过转速和通风控制在30~50%；pH通过流加碱性混合液控制在7.0左右；
4）陶瓷膜过滤：发酵液升温至80~90℃，用陶瓷膜进行过滤，除去发酵液中的菌体和大分子蛋白，得到过滤后的发酵液；
5）超滤膜过滤：过滤后的发酵液温度维持在80~90℃，用超滤膜进行过滤，得到澄清的发酵液；
6）味精制备：将得到的澄清发酵液和1 mol/L NaOH溶液按比例分别流入到搅拌罐，在搅拌罐中混匀后迅速泵入减压浓缩罐；
7）减压浓缩：混合后的发酵液泵入减压浓缩罐后，抽真空，温度维持在70~80℃，浓缩后体积为原来的二分之一；
8）脱色：往浓缩后的发酵液中加入活性炭，混合均匀后，抽滤；
9）反渗透过浓缩：将脱色后的发酵液通过反渗透过滤器进行浓缩，反渗透过滤器的膜进口压力为1.5~3Mpa，发酵液温度为80~90℃；
9）减压浓缩：反渗透浓缩后，通过减压浓缩，对发酵液进行进一步的浓缩，得到饱和的谷氨酸钠溶液；
10）冷冻结晶：将得到的谷氨酸钠饱和溶液在低温冷冻结晶罐中进行结晶，温度维持在5~10℃；
11）离心，干燥。
优选的，上述的一种高效生产味精的方法中所述的斜面培养基：蛋白胨 10 g/L；牛肉膏 10 g/L；酵母粉 5 g/L；玉米浆 25 mL/L；KH2PO4 1 g/L；MgSO4 0.5 g/L；NaCl 2.5g/L；琼脂粉 25 g/L。
优选的，上述的一种高效提取味精的方法中所述的种子培养基为：葡萄糖 35 g/L；玉米浆干粉 15 g/L；豆粕水解液 20 mL/L；K2HPO4 3.5 g/L；MgSO4 1 g/L；VB1 0.5 mg/L；VB3 0.5 mg/L；VB5 0.5 mg/L；VB120.5 mg/L；
优选的，上述的一种高效生产味精的方法中所述的碱性混合液由 1 mol/L NaOH和25%氨水按4:6~6:4配制而成。
优选的，上述的一种高效生产味精的方法中所述陶瓷膜过滤所使用的为截留分子量为30000的膜过滤系统进行过滤，用于出去发酵液中的菌体和大分子蛋白。
优选的，上述的一种高效生产味精的方法中所述超滤所使用的为截留分子量为2000的膜过滤系统进行过滤，进一步出去小分子蛋白。
优选的，上述的一种高效生产味精的方法中，所述味精制备中澄清发酵液和1mol/L NaOH 溶液的流加比例为1:0.5~1：1.5
优选的，上述的一种高效生产味精的方法，所述减压浓缩所使用的设备为三效浓缩器。
本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下：
1.本发明在发酵过程中用碱性混合液代替了氨水，能够避免在发酵过程中铵盐抑制菌体的活力和产酸能力，提高了L-谷氨酸产量；
2.本发明用膜过滤技术代替了等电—离交技术，大大降低了浓硫酸的用量，降低废液的处理难度，降低了生产成本；
3.本发明在味精制备中采用NaOH和发酵液按比例混合后迅速泵入浓缩罐进行后续操作，整个过程反应迅速，避免了长时间的反应过程导致的副产物的生成。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高效生产味精的方法，其包括如下步骤：
1）菌株活化：将谷氨酸棒杆菌GDK-9从-80℃冰箱中取出，接种于斜面培养基上，传代两次，得到活化菌株；
2）制备种子液：用无菌水将斜面上的菌株洗脱，全部接种到含有种子培养基的发酵罐中，温度控制在34 ℃，溶氧控制在30~50%，pH通过氨水控制在7.0左右；
3）发酵：当种子液的OD600达到20时，将种子液按20%的接种量接种到含有发酵培养基的发酵罐中。初始温度控制在34℃，每4 h升温0.5℃，升温至37℃停止；溶氧通过转速和通风控制在30~50%；pH通过流加碱性混合液控制在7.0左右，碱性混合液由 1 mol/L NaOH和25%氨水按6:4的比例配制而成；
4）陶瓷膜过滤：发酵液升温至80~90℃，用陶瓷膜进行过滤，除去发酵液中的菌体和大分子蛋白，得到过滤后的发酵液；
5）超滤膜过滤：过滤后的发酵液温度维持在80~90℃，用超滤膜进行过滤，得到澄清的发酵液；
6）味精制备：将得到的澄清发酵液和1 mol/L NaOH溶液按1：1的比例分别流入到搅拌罐，在搅拌罐中混匀后迅速泵入减压浓缩罐；
7）减压浓缩：混合后的发酵液泵入减压浓缩罐后，抽真空，温度维持在70~80℃，浓缩后体积为原来的二分之一；
8）脱色：往浓缩后的发酵液中加入活性炭，混合均匀后，抽滤；
9）反渗透过浓缩：将脱色后的发酵液通过反渗透过滤器进行浓缩，反渗透过滤器的膜进口压力为1.5~3Mpa，发酵液温度为80~90℃；
9）减压浓缩：反渗透浓缩后，通过减压浓缩，对发酵液进行进一步的浓缩，得到饱和的谷氨酸钠溶液；
10）冷冻结晶：将得到的谷氨酸钠饱和溶液在低温冷冻结晶罐中进行结晶，温度维持在5~10℃；
11）离心，干燥。
上述豆粕水解液制备方法为：20％豆粕溶液在90℃下预热处理10min后，在水解工艺为温度40℃、pH3、酸性蛋白酶添加量20000U/g（以干豆粕计），水解时间3h时，灭酶。
实施例2
参照实施例1，不同之处在于碱性混合液由 1 mol/L NaOH和25%氨水按1:1的比例配制而成。
实施例3
参照实施例1，不同之处在于碱性混合液由 1 mol/L NaOH和25%氨水按4:6的比例配制而成
实施例4
参照实施例1，不同之处在于味精制备中澄清发酵液和1 mol/L NaOH 溶液的流加比例为1:0.5。
实施例5
参照实施例1，不同之处在于味精制备中澄清发酵液和1 mol/L NaOH 溶液的流加比例为0.5:1。
表 1发酵液中L-谷氨酸产量、味精晶体质量和收率对比指标
L-谷氨酸产量（g/L） 味精晶体质量（g/L） 收率（%） 实施例1 181 220.8 122 实施例2 161 189.9 118 实施例3 153 185 121 实施例4 182 200.3 110 实施例5 176 198 112
由表1可以看出，在发酵过程中采用碱性混合液代替氨水，的确能够起到缓解铵盐抑制的作用，从而提高L-谷氨酸产量，其中1 mol/L NaOH 溶液和氨水按6:4比例配置而成的碱性混合液对于L-谷氨酸产量的提升效果最好；在味精制备过程中，采用澄清发酵液和1mol/L NaOH溶液按比例分别流入到搅拌罐，在搅拌罐中混匀后迅速泵入减压浓缩罐的方法进行制备，最后得到的收率有明显提高，其中按1：1的比例进行混合制备的收率最高，表明此比例效果最好。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
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