味精的生产工艺Prepared on 21 November 2021味精的生产工艺一、味精的物理、化学性质：1、物理性质：①商品名称：味精、味素、谷氨酸钠，化学名称：L—α-氨基戊二酸一钠水化物，英文缩写：MSG②.相对分子量：187.13.③密度：粒子的相对密度为1.635，视相对密度为0.80—0.83④旋光性及比旋光度：因谷氨酸钠分子结构含有不对称碳原子，因此具有旋光性，分为L型、D型、D—L型三种。
当L谷氨酸钠和D 谷氨酸钠各占50%时，发生消旋，即为D—L谷氨酸钠。
在上述三种光学异构体中，只有L—谷氨酸钠具有鲜味。
L—谷氨酸钠的比旋光度为【α】20D=+24.8—+25.3(2.5mol/l.HCl)⑤味精易溶于水，不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂，难溶于纯乙醇，味精在水中的溶解度：65℃、64.42g/100ml溶液，70℃、66.38 g/100ml溶液,80℃、71.06g/100ml.⑥PH6.8—7.2（10%水溶液）⑦全氮：7.48%⑧熔点：195℃（在125℃以上易失去结晶水）2、味精的化学性质：①味精在盐酸的作用下生成谷氨酸或谷氨酸盐酸盐。
C5H8O4N.Na+ HCl=C5H9O4N+NaClC5H8O4N.Na+ 2HCl=C5H9O4N.HCl+NaCl②味精在强碱作用下可生成谷氨酸二钠。
但加谷氨酸后仍可生成谷氨酸C5H8O4N.Na+NaOH=C5H7O4N.Na2+H2OC5H7O4N.Na2+ C5H9O4N=2 C5H8O4N.Na特别强调的是味精在强碱作用下可生成谷氨酸二钠的同时会产生消旋生成D—L谷氨酸钠，对提取的收率及精制的透光产生较大影响，必须引起重视。
③味精在水溶液中长时间加热，可部分脱水生成焦谷氨酸钠。
C5H8O4N.Na----C5H6O3N.Na+H2O在加温（120℃，≥2h）酸或碱作用下仍能水解生成谷氨酸钠C5H6O3N.Na++H2O= C5H8O4N.Na④味精在水溶液中解离：PK1=2.19(α- PK) PK2=4.25（β- COOH) PK3=9.67（γ-COOH）谷氨酸钠的等电点=（4.25+9.67）/2=6.96二、味精的质量标准：①谷氨酸钠含量≥99%②谷氨酸钠透光≥98%③比旋光度【α】20 +24.8—+25.3⑤氯化物（以Cl-计）≤0.1%⑥PH 6.7—7.5⑦干燥失重≤0.5%⑧铁≤5mg/kg⑨硫酸盐（以SO4-2计）≤0.05%二、味精生产工艺：1、简易工艺流程：（谷氨酸+水+碱）中和（粉炭）脱色炭柱脱色（颗粒炭）浓缩结晶（单效、连续）分离烘干/筛分包装/成品（粉碳）脱色母液提取2、谷氨酸中和：①中和原理：谷氨酸是具有两个羧基（--COOH）一个氨基（--NH2）的酸性氨基酸与碳酸钠或氢氧化钠发生反应生成钠盐，中和的PH在谷氨酸的第二等电点6.96时，谷氨酸一钠离子在溶液中约占总离子浓度的99.95%，此时，谷氨酸一钠具有强烈的鲜味。
中和时所用碱为纯碱、液碱，现生产中中和前中期（PH3.8—6.2）基本采用纯碱，而后期用液碱再调PH至终点（PH计7.9—8.2，试纸6.6—6.8），如用液碱中和，因其为强碱，反应速度快，故加碱速度要缓慢，防止因加碱速度快导致PH过高（局部PH）过高造成的收率和质量的损失。
如使用纯碱中和，在中和过程中会产生大量的泡沫（CO2↑），且此反应速度缓慢，原因在于纯碱为强碱弱酸盐，在参与反应时本身要有两次离解的过程即：CO32-+H2O HCO3-+OH- HCO3-+ H2O CO2↑+ OH-导致缓慢释放出OH-，，因反应速度慢，在中和时更要控制加减速度，一是防止产生大量CO2↑造成溢料造成的损失和污染带来的损失，二则是因为如加减速度过快，余碱不能完全中和导致局部PH过高，中和过程中产生消旋反应（D—L谷氨酸钠，此反应不可逆），造成中间体质量、产品质量、收率的损失。
（D—L谷氨酸钠产生的前提条件是温度高≥80℃且PH过高≥7，随着PH的升高，产生D-L谷氨酸钠的比例增加，严重影响收率，且D—L谷氨酸钠的溶解度小于味精的溶解度，当料液温度降低时，造成透光的大幅度下降而影响产品质量。
②谷氨酸与纯碱、液碱的反应方程式：2C5H9O4N+Na2CO3=2C5H8O4N.Na+CO2↑+H2OC5H9O4N+NaOH= C5H8O4N.Na+H2O③原材料单耗计算：2C5H9O4N+Na2CO3=2C5H8O4N.Na+CO2↑+H2O2*147 106 2*187中和理论收率：187/147*100%=127.2%实际生产中和收率一般在126—126.5%中和1吨折纯谷氨酸需纯碱：106/（2*147）≈0.361T/T生产1吨味精中和用纯碱为：106/（2*187）≈0.283T/TC5H9O4N+NaOH= C5H8O4N.Na+H2O中和1吨谷氨酸需（32%）液碱：40/147/32%≈0.85T/T生产1吨味精中和需（32%）液碱：40/187/32% ≈0.67T/T谷氨酸一钠的溶解度很大，而谷氨酸在常温下溶解度很低，为保证正常生产的需要，在加热的情况下进行中和过程，中和温度一般控制在55℃--60℃.谷氨酸溶解度的经验计算公式：lgs=0.5331+0.0136TS---溶解度 g/100g水 T—温度℃谷氨酸一钠的溶解度经验公式：Se=39.18+0.109T+0.0013T2Se---溶解度g/100g溶液 T---温度℃④原材料质量要求：谷氨酸质量要求液碱指标纯碱质量要求⑤中和工艺技术条件：⑥中和工艺条件分析：⑴中和温度：中和温度高，除发生消旋反应外，谷氨酸钠还会发生脱水环化产生焦谷氨酸钠，对产品质量和收率带来严重的影响，因此在整个中和过程中温度控制在55℃---60℃.⑵中和速度（中和周期）：中和周期对中和液的收率和质量影响巨大。
当用纯碱中和时，如加减速度快，会产生大量的CO2↑泡沫，致中和液溢出造成污染和损失，更重要的是因纯碱与谷氨酸反应速度慢，加减速度过快会造成局部PH过高而产生消旋反应造成收率和质量的影响；经过大量实验证实，中和周期（PH3.8～3.9—6.5～7.0）≥5.5h.⑶中和PH：谷氨酸中和的过程既是用碱调节PH的过程，如果中和PH低（＜6.5）尚有一部分谷氨酸（30—40%）未溶解，此时加炭脱色会造成收率的损失且过滤困难；如中和PH 高（≥7.0），影响下到工序脱色的效果，给产品质量带来麻烦，故中和PH控制在6.5—7.0（PH计）。
基地谷氨酸（中和液）质量标准3、中和液、母液脱色：①色素的来源：由于原辅材料的杂质特别是谷氨酸在整个生产过程中（淀粉糖化、发酵配料、培养基灭菌、发酵液浓缩、等点、水解等）生产过程产生色素（葡萄糖聚合、葡萄糖与氨基酸的美拉德反应、水解过程中色素）带入谷氨酸及精制母液不断循环造成的杂质、色素积累，导致中和液和精制母液色素重。
②脱色原理：脱色的方法采用粉炭和颗粒炭两步脱色，因粉状活性炭具有很大的表面积（每克活性炭的表面积为500---1000㎡），具有很强的吸附色素的能力。
吸附作用分为物理吸附和化学吸附。
活性炭表面与色素分子之间的范德华引力为物理吸附，吸附特点：吸附速度快，吸附与温度成反比，容易吸附，无选择性。
另一种为活性炭表面的不饱和键与色素分子的极性基团形成一种共价键的化学吸附，吸附特点：吸附速度慢，吸附速度与温度成正比具有选择性；在整个脱色过程中，化学吸附与物理吸附都有③粉炭脱色的工艺条件：④粉炭脱色工艺条件的分析：⑴脱色温度：随着温度的提高，分子运动速度加快，料液粘度降低，色素分子向炭表面的扩散速度增加，接触机会增多，有力于吸附，但温度过高。
炭表面向溶液中解析色素的速度也会大大增加，综合考虑，脱色温度控制在55℃--60℃.⑵脱色PH：PH对脱色的影响很大，PH在4.5—5.0时脱色效果最好，但在此范围内尚有40%的谷氨酸未溶解，如在此范围脱色会造成收率的损失；如PH过高≥6.3-6.4，脱色效果不好，导致影响产品质量，综合考虑，现工艺中一般将料液PH先调至5.5加炭脱色，而后在适度调整PH至5.7—6.0（PH计6.7—7.0）过滤。
⑶脱色时间：色素分子向炭表面扩散及炭对色素的吸附都需要一定的时间，只有充分接触才能充分发挥炭的脱色作用，但到一定的时间后再延长时间，脱色效果不再增加，故在生产中一般控制在其他条件达到后从加入炭完毕40min即可达到脱色饱和。
⑷炭的用量与谷氨酸、炭的质量关系重大，随着提取工艺得不断改进，转晶谷氨酸质量的提高，用炭量大大降低，现用炭量一般控制在1—4kg/m3之间，如苏氨酸、活性炭质量差，可适度增加，但增加过多，并起不到应有的效果，原因在于炭本身也含有钙、镁、铁、氯等杂质，反而使系统的杂质量增加，对脱色更不利。
⑸料液浓度：料液浓度高，粘度大，色素分子向炭表面扩散速度变慢，不但影响脱色效果，给后道工序过滤也带来困难，鉴于现谷氨酸质量的提高和能耗的考量，中和液浓度控制在25±1Be，母液脱色浓度控制在24±1Be.⑹粉炭质量标准：GB/T12496—1999正常生产中一般除对粉炭进行检测外，进行实物脱色试验。
④炭柱脱色：⑴脱色原理同粉炭。
⑵炭柱脱色的工艺条件：⑶炭柱脱色工艺条件分析：㈠下柱流量控制：色素吸附与下柱流量关系密切，颗粒炭吸附色素需要一定的时间。
流量大，在柱中停留周期短，色素分子与炭表面接触周期短，吸附效果差，下柱液质量差，根据现生产实际，控制进、出流量在7—8m3/h。
㈡上柱液质量：上柱液质量对炭柱影响很大，如果上柱液色素高、杂质多、透光低，下柱液质量也差，且因颗粒炭吸附的饱和周期短，导致下柱液透光急剧下降，故生产上必须严格控制上柱液（过滤液）透光，以保证最终产品的质量。
㈢温度控制：料液温度高，分子运动速度快，色素分子与炭表面接触几率增加，有利于吸附，但温度过高反而解析速度增加，下柱液透光反而不高，同时温度高，颗粒炭易破碎；如上柱温度低，料液粘度大，分子运动速度慢，不利于吸附，且因浓度高、粘度大，很可能造成结柱现象。
现生产上控制下柱料液温度控制在40—50℃㈣PH控制：PH对颗粒炭脱色效果的影响同粉炭，但要提醒注意的是上柱液的PH必须尽量保持稳定，如果上柱液的PH由低向高变化很大，颗粒炭的吸附效果急剧下降，下柱液质量（透光）也会明显下降㈤炭柱再生要规范、到位：流程为：色素下柱色素反洗预热压碱浸泡正洗碱※操作注意事项：ⅰ所有反洗必须采用间歇大水反洗（防止跑炭），将柱中的杂质反洗干净。
ⅱ配碱、酸前、后体积必须准确，计算方法：V1ρ1Q1=V2ρ2Q2Q2= V1ρ1Q1/ V2ρ2V1、V2：配碱、酸前后碱、酸体积；ρ1、ρ2：配碱、酸前后的碱、酸相对密度Q1、Q2：配碱、酸前碱、酸质量含量ⅲ配碱温度控制在80—82℃，温度低洗脱色素效果不好，温度高颗粒炭容易破碎，缩短了颗粒炭的使用周期。