改進(jìn)谷氨酸生產(chǎn)技術(shù)路線的探討

董少鵬 王東升

（吉林省石油化工設(shè)計(jì)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130021）

近年來，味精工業(yè)發(fā)展較快的省份有山東、浙江、江蘇、河南、廣東。我國(guó)的味精工業(yè)雖然發(fā)展很快，但面臨的問題也不少，特別是河南和山東兩省，其生產(chǎn)工藝幾乎是一套模式，工藝技術(shù)路線不合理，裝備落后，控制水平低，裝置分散，占地面積大，污染嚴(yán)重。味精行業(yè)是重污染行業(yè)，隨著國(guó)家清潔生產(chǎn)政策的出臺(tái)以及原料緊張，他們的競(jìng)爭(zhēng)力逐漸減落。南方的一些企業(yè)開始將眼光轉(zhuǎn)向東北糧食主產(chǎn)區(qū)，并紛紛開始投資建廠。

1 我國(guó)谷氨酸生產(chǎn)工藝技術(shù)的進(jìn)展

谷氨酸是生產(chǎn)味精的主要原料，隨著發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)味精生產(chǎn)始于1923年，至今已有80多年歷史，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，味精生產(chǎn)技術(shù)也在不斷變革，由創(chuàng)建之初的以面筋、豆粕為原料水解法生產(chǎn)工藝，改變?yōu)楝F(xiàn)在以淀粉為原料發(fā)酵法生產(chǎn)工藝。發(fā)酵法生產(chǎn)工藝從1964年在上海味精廠首次投入生產(chǎn)以來，發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步較大，尤其是近幾年隨著菌種的突破以及新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用進(jìn)展更快。進(jìn)入九十年代，尤其九五年后，技術(shù)進(jìn)步較快，目前行業(yè)最好水平時(shí)（僅少數(shù)廠家）制糖收率99%以上、發(fā)酵產(chǎn)酸11-12%、轉(zhuǎn)化率59-62%，提取收率96-98%、精制收率96%。與80年代比較全行業(yè)平均制糖收率提高了10%，發(fā)酵產(chǎn)酸率提高了117%，轉(zhuǎn)化率提高了43%，提取收率提高了20%，精制收率提高了8.8%，綜合技術(shù)指標(biāo)淀粉消耗下降了166%。

2 我國(guó)谷氨酸生產(chǎn)技術(shù)路線改進(jìn)建議

盡管我國(guó)發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步很大，工藝技術(shù)指標(biāo)水平進(jìn)步很快，但各企業(yè)工藝技術(shù)指標(biāo)存在較大差距。除了各企業(yè)技術(shù)力量不同外，歸其原因主要還是工藝技術(shù)路線不合理、裝備落后、自動(dòng)化水平低造成的，如果我們能在新建企業(yè)中，改進(jìn)傳統(tǒng)中一些不合理的工藝技術(shù)路線，提高裝備和自動(dòng)化水平，我國(guó)發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸的生產(chǎn)技術(shù)和工藝技術(shù)指標(biāo)還將有一個(gè)很大的提高，同時(shí)實(shí)現(xiàn)谷氨酸企業(yè)具有低耗、環(huán)保、品質(zhì)高、效益好，走可持續(xù)發(fā)展之路。

2.1 制糖工藝技術(shù)路線

雙酶法制糖工藝，具有明顯的淀粉轉(zhuǎn)化率高，有利于發(fā)酵和提取的特點(diǎn)。雙酶法制糖工藝過程基本分為兩種：兩次噴射工藝 、一次噴射工藝。兩次噴射工藝過程存在著明顯的弱點(diǎn)：蒸汽消耗和動(dòng)力消耗大，糖液質(zhì)量不穩(wěn)；設(shè)備數(shù)量多，占地面積大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)環(huán)境很差，自動(dòng)化程度低、難以管理、生產(chǎn)浪費(fèi)較嚴(yán)重。它是一個(gè)階段性的工藝，現(xiàn)應(yīng)予以淘汰。

一次噴射工藝過程明顯改變了兩次噴射的弱點(diǎn)，具有蒸汽消耗和動(dòng)力消耗小，容易控制，糖液質(zhì)量穩(wěn)定，設(shè)備數(shù)量少，占地面積小，生產(chǎn)環(huán)境好，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制等優(yōu)點(diǎn)。該工藝主要是在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的，該工藝需要進(jìn)口噴射器（實(shí)際上進(jìn)口噴射器并不貴，它具有調(diào)節(jié)范圍寬、使用壽命長(zhǎng)、噪音小、體積小、安裝容易、計(jì)算機(jī)控制的諸多優(yōu)點(diǎn)）。在消化吸收的基礎(chǔ)上，將該系統(tǒng)多次成功的應(yīng)用到制糖工藝設(shè)計(jì)中，可以為企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 發(fā)酵工藝技術(shù)路線

現(xiàn)階段我國(guó)谷氨酸發(fā)酵三種工藝并行。亞適量生物素的生產(chǎn)強(qiáng)度低，發(fā)酵轉(zhuǎn)化率居中，糖酸轉(zhuǎn)化率高，提取收率高；高生物素加青霉素的生產(chǎn)強(qiáng)度中等、發(fā)酵轉(zhuǎn)化率低，糖酸轉(zhuǎn)化率低，提取收率中等；溫度敏感型生產(chǎn)強(qiáng)度高，發(fā)酵轉(zhuǎn)化率高，糖酸轉(zhuǎn)化率中等，提取收率低。對(duì)不同工藝的評(píng)價(jià)在于節(jié)能降耗，節(jié)能的關(guān)鍵為發(fā)酵過程通風(fēng)的總耗電量，既每噸發(fā)酵谷氨酸所耗的KWH總量。而降耗的考核指標(biāo)為糖酸轉(zhuǎn)化率，由發(fā)酵轉(zhuǎn)化率乘以提取率得出。設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度以每立方米發(fā)酵罐總?cè)莘e每小時(shí)，所產(chǎn)谷氨酸的數(shù)量進(jìn)行比較。由此得出目前的三種工藝沒有一種是絕對(duì)合理或不合理的，在于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程的把握。如果我們?cè)谠O(shè)計(jì)中注意以下幾點(diǎn)，將會(huì)給企業(yè)生產(chǎn)過程易于把握、提高糖酸轉(zhuǎn)化率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等帶來諸多的好處。

首先，改變傳統(tǒng)的供氣系統(tǒng)，建立完善的低能耗、高質(zhì)量的供氣系統(tǒng)。對(duì)于大規(guī)模的發(fā)酵生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)改變傳統(tǒng)的多臺(tái)小型往復(fù)壓縮機(jī)供氣系統(tǒng)，宜采用離心式和蒸汽透平式聯(lián)合的壓縮空氣制備系統(tǒng)，以利于降低壓縮空氣制備能耗，提供穩(wěn)定可調(diào)的壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)；采用低溫節(jié)能型脫濕、干燥系統(tǒng)，以保證過濾器的使用壽命，降低染菌概率；改變傳統(tǒng)的壓縮空氣過濾系統(tǒng)，采用多級(jí)分散式過濾系統(tǒng)，以避免全發(fā)酵系統(tǒng)同時(shí)出現(xiàn)染菌現(xiàn)象，同時(shí)有利于減少占地面積、方便檢查、檢修和排除故障。其次，連消系統(tǒng)。根據(jù)不同物料分階段滅菌特點(diǎn)，采用連續(xù)噴射式、熱能回收型系統(tǒng)，并用計(jì)算機(jī)控制。第三，發(fā)酵降溫冷卻水系統(tǒng)：根據(jù)不同菌種，具有不同發(fā)酵階段溫度的特點(diǎn)，采用冷水和循環(huán)水兼顧的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，采用計(jì)算機(jī)控制。第四，發(fā)酵系統(tǒng)要采用大型發(fā)酵罐，盡可能增大冷卻面積。采用先進(jìn)的攪拌器，合理配置漿葉，降低功率消耗、有利于溶氧，并采用變頻電機(jī)，這是發(fā)酵系統(tǒng)降耗的關(guān)鍵；發(fā)酵過程的流加糖系統(tǒng)要采用計(jì)算機(jī)控制，并與發(fā)酵狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連鎖；設(shè)置后發(fā)酵罐，合理利用發(fā)酵過程的特點(diǎn)，降低殘?zhí)?，提高單位發(fā)酵罐體積的產(chǎn)能。

2.3 提取工藝技術(shù)路線

隨著國(guó)家清潔生產(chǎn)政策的出臺(tái)，以及新技術(shù)、新設(shè)備的出現(xiàn)，為淘汰谷氨酸全母液等電離交提取技術(shù)，推動(dòng)濃縮等電提取工藝技術(shù)和新生的提取工藝技術(shù)進(jìn)步，創(chuàng)造了良好的契機(jī)。實(shí)際上，上世紀(jì)90年代后期，人們已在不斷紛紛推出新的提取工藝技術(shù)，許多企業(yè)已開始采用新設(shè)備、新技術(shù)進(jìn)行大膽的嘗試，有的已取得豐碩成果。

筆者曾為在東北建設(shè)大型谷氨酸企業(yè)，對(duì)谷氨酸行業(yè)進(jìn)行了考察，并與業(yè)內(nèi)人士進(jìn)行了詳盡的探討。筆者認(rèn)為必須淘汰谷氨酸全母液等電離交提取技術(shù)，建議采用連續(xù)低溫等電濃縮法工藝，該提取工藝的優(yōu)點(diǎn)是可獲得高質(zhì)量的菌體蛋白、硫酸銨、有機(jī)復(fù)合肥；谷氨酸收率高，只有少量谷氨酸需要轉(zhuǎn)晶；排除的廢水只有蒸發(fā)冷凝液，污水處理容易；生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度低，易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。

連續(xù)低溫等電濃縮法工藝技術(shù)路線如下：

3 展望我國(guó)谷氨酸生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)進(jìn)一步把握的發(fā)展方向

隨著生物技術(shù)革命性的快速發(fā)展，酶制劑和發(fā)酵菌種必將得到快速發(fā)展，同時(shí)隨著新設(shè)備、新技術(shù)在谷氨酸生產(chǎn)系統(tǒng)上的應(yīng)用，我國(guó)谷氨酸生產(chǎn)技術(shù)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展，加強(qiáng)谷氨酸生產(chǎn)基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)和把握好谷氨酸生產(chǎn)基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展方向，將為我們?cè)谙硎荃r美的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，人類與環(huán)境和諧的進(jìn)步，起到積極的作用。

[1]周秀琴；谷氨酸發(fā)酵液除菌體提取谷氨酸研究進(jìn)展，發(fā)酵科技通訊，V28(1)，2009年.

[2]徐洪昌，金杼等；發(fā)酵法生產(chǎn)谷氨酸的谷氨酸提取工藝（專利），中華人民共和國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局，2004年.

[3]周秀琴；日本生產(chǎn)谷氨酸高效率的方法，中國(guó)食品工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)酵工程研究會(huì)2000年度技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集，2000年.