味精綠色製造新工藝、新裝備（簡體書）

味精化學名稱為Ｌ-谷氨酸鈉，又稱谷氨酸鈉、麩酸鈉、味素等。它是增強食品風味的增味劑，主要呈現鮮味，是一種高級調味品，既能改善烹調風味，又能促進食欲和幫助消化。20世紀80年代，我國味精行業開始進入高速發展階段，並成為味精生產大國。20世紀90年代初，我國味精生產企業約130家，年產量僅22.3萬噸。隨著我國對產業結構的不斷調整，歷經2007～2008年的行業整合，味精生產企業30％～40％的產能退出市場。2009年，國家進一步出臺政策限制10萬噸/年以下產能的味精生產企業發展，企業的總數繼續減少。隨著我國味精產量的不斷增加，行業生產技術水平不斷提升，技術水平進入世界領先行業。2019年，我國味精的年產量達到220萬噸。
2013年，國務院正式公布《生物產業發展規劃》（以下簡稱《規劃》），生物制造被寄予厚望。《規劃》重點提出，要提高產品經濟性，推動生物制造產業規模化發展。《規劃》明確提出要“提升味精等新型發酵產品的國際化發展水平”，味精作為生產規模最大的氨基酸品種產品，提升其生產效率和清潔生產水平具有重大的戰略意義，對我國氨基酸工業的整體發展具有重要的引領作用。
作者從事味精行業十餘年，親眼見證、親身參與了我國味精產業的發展和騰飛，在備感榮幸和驕傲之餘，也深感有責任、有義務將自己這些年在味精領域工作和學習所獲取的淺薄經驗和知識訴諸文字，為我國味精行業發展盡綿薄之力，這也是本書的寫作初衷。本書主要內容包含味精生產的原料處理、菌種、發酵工藝、提取工藝、精制工藝、副產品生產、關鍵生產裝備、清潔生產和安全生產等關鍵技術。
在本書寫作過程中，味精行業和發酵領域的多位專家給予了大力支持和幫助，為本書提供了大量寶貴的相關技術資料，並協助完成全書的審查工作。這裡，謹向各位專家致以衷心的感謝！
本人期望這次以生產企業研發科技人員視角編著的嘗試能取得預期的效果。由於時間關係和水平所限，書中難免有疏漏之處，敬請廣大讀者能及時提出寶貴意見，以便更正。

佟毅
2019年11月

第1章 概述
1.1味精的由來2
1.2味精行業國內外發展現狀2
1.2.1國外味精行業發展概況3
1.2.2國內味精行業發展概況3
1.3味精與人體健康12
1.3.1增加食欲13
1.3.2生理與藥理作用13
1.3.3生成氨基酸13
1.3.4維持和改善腦功能13
1.3.5降低血氨中毒13
1.4味精的發展與展望14
1.4.1味精工業發展現狀及制約因素14
1.4.2味精工業實現持續發展的解決途徑15

第2章 澱粉制糖生產工藝與裝備
2.1玉米介紹18
2.1.1玉米種植分布18
2.1.2玉米分類及組分介紹19
2.1.3玉米質量等級21
2.1.4影響玉米質量的因素21
2.2澱粉介紹22
2.2.1澱粉的物理性質22
2.2.2澱粉的化學結構23
2.2.3工業澱粉的化學組成24
2.3玉米澱粉生產工藝25
2.3.1玉米儲存與凈化25
2.3.2玉米浸泡25
2.3.3破碎與胚芽分離27
2.3.4細磨27
2.3.5纖維分離27
2.3.6澱粉與蛋白質分離28
2.3.7澱粉的脫水幹燥28
2.4副產品生產及應用28
2.4.1胚芽、胚芽餅、玉米油28
2.4.2玉米漿29
2.4.3蛋白粉31
2.4.4纖維（玉米皮）32
2.5玉米澱粉生產的主要設備32
2.6玉米澱粉生產工藝技術指標33
2.6.1玉米澱粉生產的主副產品產量及物料平衡33
2.6.2澱粉及副產品收率一般指標33
2.6.3生產及輔助用水34
2.6.4糧耗、能耗指標35
2.6.5亞硫酸消耗35
2.7澱粉制糖原理35
2.7.1催化劑的種類37
2.7.2催化劑的用量37
2.7.3水解的溫度與壓力37
2.7.4澱粉乳的濃度37
2.7.5蛋白質等雜質的影響37
2.8雙酶法制糖用酶38
2.8.1酶的種類38
2.8.2酶的特性38
2.8.3影響酶催化因素39
2.9雙酶法制糖工藝40
2.9.1雙酶法制糖工藝流程40
2.9.2雙酶法制糖工藝控制要點41
2.9.3雙酶法制糖的質量要求43

第3章 谷氨酸的發酵生產
3.1谷氨酸發酵生產現狀50
3.1.1谷氨酸菌種選育的研究50
3.1.2谷氨酸發酵生產工藝的研究51
3.1.3雙酶法制糖工藝的研究51
3.1.4低糖流加工藝的研究51
3.1.5純生物素替代工藝的研究51
3.1.6液氨工藝的研究52
3.1.7溫敏型發酵工藝的推廣52
3.2谷氨酸發酵生產的自動控制52
3.2.1谷氨酸發酵過程的動力學模型52
3.2.2應用於谷氨酸發酵生產的生物傳感器的研究52
3.2.3谷氨酸發酵生產的計算機控制系統53
3.3谷氨酸發酵機制53
3.3.1谷氨酸的生物合成途徑53
3.3.2谷氨酸生物合成的代謝調節機制58
3.4澱粉糖原料發酵工藝69
3.4.1工藝流程69
3.4.2發酵無菌風的制備69
3.4.3培養基組成83
3.5培養基滅菌88
3.5.1滅菌的意義88
3.5.2滅菌的方法88
3.5.3消毒劑及使用方法90
3.5.4培養基滅菌原理及其影響因素93
3.5.5二、三級種子培養基，發酵培養基和流加糖培養基滅菌流程99
3.5.6滅菌操作的技術要點99
3.6發酵條件的控制105
3.6.1發酵過程的溫度控制105
3.6.2發酵過程pH的控制107
3.6.3種齡與種量的控制108
3.6.4流加糖的控制109
3.6.5發酵過程泡沫的控制109
3.6.6發酵溶解氧的控制111
3.6.7發酵過程中菌體形態變化與OD值的變化121
3.6.8溫度敏感型谷氨酸發酵的優勢122

第4章 谷氨酸的提取
4.1概述126
4.2谷氨酸的性質127
4.2.1谷氨酸的主要物理性質127
4.2.2谷氨酸的主要化學性質131
4.3等電點法提取谷氨酸134
4.3.1等電點法提取谷氨酸的基礎理論134
4.3.2影響谷氨酸提取的主要因素137
4.3.3等電點設備144
4.3.4等電點法提取谷氨酸的工藝路線145
4.4離子交換法提取谷氨酸149
4.4.1各種樹脂對氨基酸的交換性能149
4.4.2離子交換樹脂的類型和結構149
4.4.3離子交換樹脂的性能151
4.4.4離子交換機制153
4.4.5離子交換設備155
4.4.6離子交換法提取谷氨酸的工藝路線155
4.4.7離子交換法的工藝條件和技術要點158
4.5等電點-離子交換法提取谷氨酸161
4.5.1原理161
4.5.2工藝流程161
4.5.3技術要點161
4.6濃縮連續等電點轉晶工藝提取谷氨酸165
4.6.1工藝流程165
4.6.2發酵液濃縮連續等電單元165
4.6.3等電谷氨酸分離轉晶單元168
4.6.4母液濃縮水解單元171
4.7鋅鹽法提取谷氨酸173
4.7.1鋅鹽法提取谷氨酸的基本原理174
4.7.2鋅鹽法提取工藝174
4.7.3等電點-鋅鹽法提取工藝176
4.8鹽酸鹽法提取谷氨酸176
4.8.1鹽酸鹽法提取谷氨酸的基本理論177
4.8.2鹽酸鹽法工藝流程和主要技術條件177
4.8.3酸水解-等電點法178
4.8.4酸水解法的應用178
4.9鈣鹽法提取谷氨酸179
4.9.1谷氨酸鈣鹽一步法179
4.9.2谷氨酸鈣鹽直接轉化為谷氨酸鈉179
4.10膜分離技術在提取生產中的應用180
4.10.1膜分離技術的優點180
4.10.2膜分離過程的基本特性183
4.10.3膜分離技術在生物化工中的應用184
4.10.4電滲析法提取谷氨酸184
4.10.5超濾技術分離菌體187
4.10.6反滲透技術進行水處理188
4.10.7納濾技術的應用189

第5章 谷氨酸制造味精
5.1生產工藝流程192
5.2谷氨酸中和193
5.2.1中和原理193
5.2.2谷氨酸及中和劑質量要求194
5.2.3中和工藝技術條件194
5.3中和液的脫色197
5.3.1中和液中的色素來源197
5.3.2脫色原理和工藝條件綜述197
5.3.3中和液脫色生產工藝199
5.3.4結晶母液的脫色工藝201
5.3.5脫色生產的主要設備203
5.4味精結晶的基本理論204
5.4.1谷氨酸一鈉飽和溶液和過飽和溶液204
5.4.2晶核的形成及味精結晶起晶方法208
5.4.3過飽和溶解度曲線在結晶過程中的應用209
5.4.4味精的結晶生長速度及其影響因素209
5.4.5結晶面積和結晶時間213
5.4.6晶體粒度的分布215
5.5味精結晶工藝技術216
5.5.1味精結晶工藝流程216
5.5.2味精結晶操作219
5.5.3味精結晶操作注意事項222
5.5.4結晶器防止跑料的措施224
5.5.5味精結晶的主要設備225
5.6味精的分離、幹燥和篩選226
5.6.1分離操作226
5.6.2幹燥工藝227
5.6.3篩選工藝228
5.7生產異常情況分析及處理方法229
5.8包裝與貯藏231
5.8.1散味精的質量標準231
5.8.2包裝材料及其標志231
5.8.3包裝操作233
5.8.4運輸貯藏234
5.9味精精制工藝的技術進步235

第6章 副產品生產工藝及裝備
6.1副產品生產工藝原理238
6.1.1菌體蛋白238
6.1.2復合肥248
6.2技術實現方法及技術背景249
6.2.1菌體蛋白（谷氨酸渣）技術背景及生產方法249
6.2.2復合肥技術背景及生產方法251
6.3副產品生產工藝流程257
6.3.1菌體蛋白生產工藝流程257
6.3.2復合肥生產工藝流程258
6.4副產品生產過程控制要點259
6.4.1菌體蛋白生產過程控制要點259
6.4.2復合肥生產過程控制要點259
6.5副產品生產主要設備介紹260
6.5.1生產菌體蛋白的主要設備260
6.5.2生產復合肥的主要設備262
6.6副產品生產過程的技術進步及未來發展264
6.6.1菌體蛋白264
6.6.2復合肥264

第7章 味精生產關鍵設備
7.1澱粉糖生產關鍵設備268
7.1.1液化噴射器268
7.1.2糖化罐270
7.1.3液化閃蒸蒸汽熱量回收系統271
7.2谷氨酸發酵關鍵設備272
7.2.1發酵罐272
7.2.2發酵用空壓機273
7.3谷氨酸提取關鍵設備274
7.3.1發酵液蒸發器274
7.3.2等電罐274
7.3.3臥螺離心機276
7.3.4轉晶罐277
7.3.5轉晶母液蒸發器277
7.4中和脫色關鍵設備278
7.4.1中和罐278
7.4.2板框過濾機278
7.4.3顆粒炭柱278
7.4.4洗炭水納濾系統278
7.4.5母液脫色液蒸發器280
7.5精制關鍵設備280
7.5.1間斷結晶罐280
7.5.2連續結晶罐282
7.5.3助晶槽283
7.5.4味精分離機284
7.5.5振動流化床幹燥機285
7.5.6氣流幹燥機285
7.5.7結晶罐餘熱回收系統286
7.6菌體蛋白關鍵設備286
7.7復合肥關鍵設備287
7.7.1復合肥生產工藝流程287
7.7.2尾氣處理系統288
7.7.3尾氣處理基本工藝流程289
7.7.4造粒機尾氣參數290
7.7.5凈化煙氣出口指標290
7.7.6主要設備及技術說明291

第8章 清潔生產
8.1清潔生產的起源、概念及其內涵296
8.1.1清潔生產的起源296
8.1.2清潔生產的概念及其內涵297
8.2味精行業現狀298
8.2.1資源消耗現狀298
8.2.2產排污現狀298
8.3味精行業污染防治發展趨勢300
8.3.1污染防治由末端治理向全過程控制發展300
8.3.2產業結構進一步優化300
8.3.3技術創新不斷進步300
8.3.4節能減排提高資源利用率300
8.4味精生產過程中廢水治理工藝301
8.4.1味精企業廢水的產生301
8.4.2高濃度廢水處理技術302
8.4.3中、低濃度廢水處理技術302
8.5廢水厭氧生物消化除碳技術303
8.5.1廢水厭氧生物處理發展歷程303
8.5.2厭氧生物消化反應機理303
8.6廢水生物脫氮工藝310
8.6.1生物脫氮原理310
8.6.2生物脫氮過程的影響因素312
8.6.3缺氧/好氧脫氮工藝315
8.7廢水生物除磷工藝316
8.7.1廢水生物除磷原理316
8.7.2生物除磷的環境影響因素317
8.8污水臭氣處理工藝318
8.8.1水吸收318
8.8.2低溫等離子電離除臭318
8.8.3光催化氧化除臭319
8.9組合式生物膜廢水處理工藝320
8.9.1組合式生物膜廢水處理工藝及其優點320
8.9.2組合式生物膜廢水處理工藝流程323
8.9.3組合式生物膜廢水處理工藝控制326

第9章 安全生產與食品安全
9.1安全文化的功能及建設330
9.1.1安全文化的功能330
9.1.2文化建設331
9.2味精裝置人機安全工程332
9.2.1生產過程中存在的不安全因素分析332
9.2.2防範措施336
9.2.3人機系統的安全控制338
9.2.4人機系統常見的事故及其原因341
9.3重大危險源辨識及管理342
9.3.1重大危險源辨識依據342
9.3.2重大危險源管理344
9.4應急管理346
9.5味精生產的食品安全管理348
9.5.1有關食品安全的概念349
9.5.2味精工廠曾發生過的食品安全事故與客戶期望350
9.5.3人力資源要求351
9.5.4基礎設施及維護353
9.5.5建筑物和施工354
9.5.6設施、空氣、水和能源的管理355
9.5.7設備的管理356
9.5.8化學品的管控356
9.5.9蟲害控制356
9.5.10交叉污染的控制措施357
9.5.11污水、污物的管理358
9.5.12清洗和消毒工作358
9.5.13原料的管理359
9.5.14成品包裝、儲運的安全衛生要求360
9.5.15返工品的管理361
9.5.16產品追溯與召回361
9.5.17衛生和質量檢驗的管理362
9.5.18食品防護363
9.5.19關鍵過程控制364
9.5.20食品安全建議364
9.5.21有關食品安全的法規、標準365

參考文獻