本書(shū)詳細(xì)介紹了味精制造的新工藝，以及所采用的新裝備。全書(shū)共分九個(gè)部分，包括了菌種選育、淀粉糖化、谷氨酸發(fā)酵、提取、精制、復(fù)合肥以及工藝裝備及應(yīng)用前沿的技術(shù)方法等，是一本實(shí)用性較強(qiáng)的工具書(shū)。
本書(shū)可供發(fā)酵工程等領(lǐng)域科技人員使用，也可供味精生產(chǎn)從業(yè)人員參考。
適讀人群 ：本書(shū)可供發(fā)酵工程等領(lǐng)域科技人員使用，也可供味精生產(chǎn)從業(yè)人員參考。
國(guó)內(nèi)味精行業(yè)近十年來(lái)取得飛速發(fā)展，甚至很多方面達(dá)到水平，本書(shū)針對(duì)上述情況對(duì)國(guó)內(nèi)味精行業(yè)做了系統(tǒng)的總結(jié)，針對(duì)工藝技術(shù)和裝備兩方面做了系統(tǒng)闡述，有助于味精行業(yè)相關(guān)從業(yè)人員提高理論知識(shí)水平，不斷提升味精行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平。
味精化學(xué)名稱(chēng)為Ｌ-谷氨酸鈉，又稱(chēng)谷氨酸鈉、麩酸鈉、味素等。它是增強(qiáng)食品風(fēng)味的增味劑，主要呈現(xiàn)鮮味，是一種高級(jí)調(diào)味品，既能改善烹調(diào)風(fēng)味，又能促進(jìn)食欲和幫助消化。20世紀(jì)80年代，我國(guó)味精行業(yè)開(kāi)始進(jìn)入高速發(fā)展階段，并成為味精生產(chǎn)大國(guó)。20世紀(jì)90年代初，我國(guó)味精生產(chǎn)企業(yè)約130家，年產(chǎn)量?jī)H22.3萬(wàn)噸。隨著我國(guó)對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，歷經(jīng)2007～2008年的行業(yè)整合，味精生產(chǎn)企業(yè)30％～40％的產(chǎn)能退出市場(chǎng)。2009年，國(guó)家進(jìn)一步出臺(tái)政策限制10萬(wàn)噸/年以下產(chǎn)能的味精生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展，企業(yè)的總數(shù)繼續(xù)減少。隨著我國(guó)味精產(chǎn)量的不斷增加，行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提升，技術(shù)水平進(jìn)入世界領(lǐng)先行業(yè)。2019年，我國(guó)味精的年產(chǎn)量達(dá)到220萬(wàn)噸。
2013年，國(guó)務(wù)院正式公布《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)劃》），生物制造被寄予厚望。《規(guī)劃》重點(diǎn)提出，要提高產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性，推動(dòng)生物制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展�！兑�(guī)劃》明確提出要“提升味精等新型發(fā)酵產(chǎn)品的國(guó)際化發(fā)展水平”，味精作為生產(chǎn)規(guī)模最大的氨基酸品種產(chǎn)品，提升其生產(chǎn)效率和清潔生產(chǎn)水平具有重大的戰(zhàn)略意義，對(duì)我國(guó)氨基酸工業(yè)的整體發(fā)展具有重要的引領(lǐng)作用。
作者從事味精行業(yè)十余年，親眼見(jiàn)證、親身參與了我國(guó)味精產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和騰飛，在備感榮幸和驕傲之余，也深感有責(zé)任、有義務(wù)將自己這些年在味精領(lǐng)域工作和學(xué)習(xí)所獲取的淺薄經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)訴諸文字，為我國(guó)味精行業(yè)發(fā)展盡綿薄之力，這也是本書(shū)的寫(xiě)作初衷。本書(shū)主要內(nèi)容包含味精生產(chǎn)的原料處理、菌種、發(fā)酵工藝、提取工藝、精制工藝、副產(chǎn)品生產(chǎn)、關(guān)鍵生產(chǎn)裝備、清潔生產(chǎn)和安全生產(chǎn)等關(guān)鍵技術(shù)。
在本書(shū)寫(xiě)作過(guò)程中，味精行業(yè)和發(fā)酵領(lǐng)域的多位專(zhuān)家給予了大力支持和幫助，為本書(shū)提供了大量寶貴的相關(guān)技術(shù)資料，并協(xié)助完成全書(shū)的審查工作。這里，謹(jǐn)向各位專(zhuān)家致以衷心的感謝！
本人期望這次以生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)科技人員視角編著的嘗試能取得預(yù)期的效果。由于時(shí)間關(guān)系和水平所限，書(shū)中難免有疏漏之處，敬請(qǐng)廣大讀者能及時(shí)提出寶貴意見(jiàn)，以便更正。
佟毅
2019年11月
佟毅同志現(xiàn)任中糧集團(tuán)有限公司總工程師兼中糧生物科技股份有限公司董事長(zhǎng)，玉米深加工國(guó)家工程研究中心主任，中國(guó)淀粉工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，國(guó)家糧食安全政策專(zhuān)家咨詢(xún)委員會(huì)委員，中國(guó)糧油學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)。先后編著《淀粉水解產(chǎn)品及其應(yīng)用》《生物基材料——聚乳酸》《淀粉糖綠色精益制造——新產(chǎn)品、新技術(shù)、新應(yīng)用》《玉米淀粉綠色精益制造——新工藝、新設(shè)備、新理念》書(shū)籍4部，并連續(xù)多年擔(dān)任《淀粉與淀粉糖》雜志主編，連續(xù)5年作為主編出版了《中國(guó)玉米市場(chǎng)和淀粉行業(yè)年度分析和預(yù)測(cè)報(bào)告》，在淀粉及其衍生物方面獲得省部級(jí)科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)8項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，獲授權(quán)專(zhuān)利55項(xiàng)，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文82篇，主持新建了多條國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的玉米深加工生產(chǎn)線，推動(dòng)了中國(guó)淀粉及其深加工行業(yè)從無(wú)到有、從小到大，改變了我國(guó)玉米深加工產(chǎn)業(yè)在全球的競(jìng)爭(zhēng)格局。
第1章 概述
1.1味精的由來(lái)2
1.2味精行業(yè)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2
1.2.1國(guó)外味精行業(yè)發(fā)展概況3
1.2.2國(guó)內(nèi)味精行業(yè)發(fā)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(fā)展與展望14
1.4.1味精工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及制約因素14
1.4.2味精工業(yè)實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的解決途徑15
第2章 淀粉制糖生產(chǎn)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(lèi)及組分介紹19
2.1.3玉米質(zhì)量等級(jí)21
2.1.4影響玉米質(zhì)量的因素21
2.2淀粉介紹22
2.2.1淀粉的物理性質(zhì)22
2.2.2淀粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)23
2.2.3工業(yè)淀粉的化學(xué)組成24
2.3玉米淀粉生產(chǎn)工藝25
2.3.1玉米儲(chǔ)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(xì)磨27
2.3.5纖維分離27
2.3.6淀粉與蛋白質(zhì)分離28
2.3.7淀粉的脫水干燥28
2.4副產(chǎn)品生產(chǎn)及應(yīng)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玉米淀粉生產(chǎn)的主要設(shè)備32
2.6玉米淀粉生產(chǎn)工藝技術(shù)指標(biāo)33
2.6.1玉米淀粉生產(chǎn)的主副產(chǎn)品產(chǎn)量及物料平衡33
2.6.2淀粉及副產(chǎn)品收率一般指標(biāo)33
2.6.3生產(chǎn)及輔助用水34
2.6.4糧耗、能耗指標(biāo)35
2.6.5亞硫酸消耗35
2.7淀粉制糖原理35
2.7.1催化劑的種類(lèi)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淀粉乳的濃度37
2.7.5蛋白質(zhì)等雜質(zhì)的影響37
2.8雙酶法制糖用酶38
2.8.1酶的種類(lèi)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(diǎn)41
2.9.3雙酶法制糖的質(zhì)量要求43
第3章 谷氨酸的發(fā)酵生產(chǎn)
3.1谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)現(xiàn)狀50
3.1.1谷氨酸菌種選育的研究50
3.1.2谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)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(fā)酵工藝的推廣52
3.2谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)的自動(dòng)控制52
3.2.1谷氨酸發(fā)酵過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型52
3.2.2應(yīng)用于谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)的生物傳感器的研究52
3.2.3谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)53
3.3谷氨酸發(fā)酵機(jī)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(diào)節(jié)機(jī)制58
3.4淀粉糖原料發(fā)酵工藝69
3.4.1工藝流程69
3.4.2發(fā)酵無(wú)菌風(fēng)的制備69
3.4.3培養(yǎng)基組成83
3.5培養(yǎng)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(yǎng)基滅菌原理及其影響因素93
3.5.5二、三級(jí)種子培養(yǎng)基，發(fā)酵培養(yǎng)基和流加糖培養(yǎng)基滅菌流程99
3.5.6滅菌操作的技術(shù)要點(diǎn)99
3.6發(fā)酵條件的控制105
3.6.1發(fā)酵過(guò)程的溫度控制105
3.6.2發(fā)酵過(guò)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(fā)酵過(guò)程泡沫的控制109
3.6.6發(fā)酵溶解氧的控制111
3.6.7發(fā)酵過(guò)程中菌體形態(tài)變化與OD值的變化121
3.6.8溫度敏感型谷氨酸發(fā)酵的優(yōu)勢(shì)122
第4章 谷氨酸的提取
4.1概述126
4.2谷氨酸的性質(zhì)127
4.2.1谷氨酸的主要物理性質(zhì)127
4.2.2谷氨酸的主要化學(xué)性質(zhì)131
4.3等電點(diǎn)法提取谷氨酸134
4.3.1等電點(diǎn)法提取谷氨酸的基礎(chǔ)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(diǎn)設(shè)備144
4.3.4等電點(diǎn)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(shù)脂對(duì)氨基酸的交換性能149
4.4.2離子交換樹(shù)脂的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)149
4.4.3離子交換樹(shù)脂的性能151
4.4.4離子交換機(jī)制153
4.4.5離子交換設(shè)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(shù)要點(diǎn)158
4.5等電點(diǎn)-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(shù)要點(diǎn)161
4.6濃縮連續(xù)等電點(diǎn)轉(zhuǎn)晶工藝提取谷氨酸165
4.6.1工藝流程165
4.6.2發(fā)酵液濃縮連續(xù)等電單元165
4.6.3等電谷氨酸分離轉(zhuǎn)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(diǎn)-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(shù)條件177
4.8.3酸水解-等電點(diǎn)法178
4.8.4酸水解法的應(yīng)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(zhuǎn)化為谷氨酸鈉179
4.10膜分離技術(shù)在提取生產(chǎn)中的應(yīng)用180
4.10.1膜分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)180
4.10.2膜分離過(guò)程的基本特性183
4.10.3膜分離技術(shù)在生物化工中的應(yīng)用184
4.10.4電滲析法提取谷氨酸184
4.10.5超濾技術(shù)分離菌體187
4.10.6反滲透技術(shù)進(jìn)行水處理188
4.10.7納濾技術(shù)的應(yīng)用189
第5章 谷氨酸制造味精
5.1生產(chǎn)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(zhì)量要求194
5.2.3中和工藝技術(shù)條件194
5.3中和液的脫色197
5.3.1中和液中的色素來(lái)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(chǎn)工藝199
5.3.4結(jié)晶母液的脫色工藝201
5.3.5脫色生產(chǎn)的主要設(shè)備203
5.4味精結(jié)晶的基本理論204
5.4.1谷氨酸一鈉飽和溶液和過(guò)飽和溶液204
5.4.2晶核的形成及味精結(jié)晶起晶方法208
5.4.3過(guò)飽和溶解度曲線在結(jié)晶過(guò)程中的應(yīng)用209
5.4.4味精的結(jié)晶生長(zhǎng)速度及其影響因素209
5.4.5結(jié)晶面積和結(jié)晶時(shí)間213
5.4.6晶體粒度的分布215
5.5味精結(jié)晶工藝技術(shù)216
5.5.1味精結(jié)晶工藝流程216
5.5.2味精結(jié)晶操作219
5.5.3味精結(jié)晶操作注意事項(xiàng)222
5.5.4結(jié)晶器防止跑料的措施224
5.5.5味精結(jié)晶的主要設(shè)備225
5.6味精的分離、干燥和篩選226
5.6.1分離操作226
5.6.2干燥工藝227
5.6.3篩選工藝228
5.7生產(chǎn)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(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)231
5.8.2包裝材料及其標(biāo)志231
5.8.3包裝操作233
5.8.4運(yùn)輸貯藏234
5.9味精精制工藝的技術(shù)進(jìn)步235
第6章 副產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及裝備
6.1副產(chǎn)品生產(chǎn)工藝原理238
6.1.1菌體蛋白238
6.1.2復(fù)合肥248
6.2技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法及技術(shù)背景249
6.2.1菌體蛋白（谷氨酸渣）技術(shù)背景及生產(chǎn)方法249
6.2.2復(fù)合肥技術(shù)背景及生產(chǎn)方法251
6.3副產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程257
6.3.1菌體蛋白生產(chǎn)工藝流程257
6.3.2復(fù)合肥生產(chǎn)工藝流程258
6.4副產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程控制要點(diǎn)259
6.4.1菌體蛋白生產(chǎn)過(guò)程控制要點(diǎn)259
6.4.2復(fù)合肥生產(chǎn)過(guò)程控制要點(diǎn)259
6.5副產(chǎn)品生產(chǎn)主要設(shè)備介紹260
6.5.1生產(chǎn)菌體蛋白的主要設(shè)備260
6.5.2生產(chǎn)復(fù)合肥的主要設(shè)備262
6.6副產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的技術(shù)進(jìn)步及未來(lái)發(fā)展264
6.6.1菌體蛋白264
6.6.2復(fù)合肥264
第7章 味精生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備
7.1淀粉糖生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)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(tǒng)271
7.2谷氨酸發(fā)酵關(guān)鍵設(shè)備272
7.2.1發(fā)酵罐272
7.2.2發(fā)酵用空壓機(jī)273
7.3谷氨酸提取關(guān)鍵設(shè)備274
7.3.1發(fā)酵液蒸發(fā)器274
7.3.2等電罐274
7.3.3臥螺離心機(jī)276
7.3.4轉(zhuǎn)晶罐277
7.3.5轉(zhuǎn)晶母液蒸發(fā)器277
7.4中和脫色關(guān)鍵設(shè)備278
7.4.1中和罐278
7.4.2板框過(guò)濾機(jī)278
7.4.3顆粒炭柱278
7.4.4洗炭水納濾系統(tǒng)278
7.4.5母液脫色液蒸發(fā)器280
7.5精制關(guān)鍵設(shè)備280
7.5.1間斷結(jié)晶罐280
7.5.2連續(xù)結(jié)晶罐282
7.5.3助晶槽283
7.5.4味精分離機(jī)284
7.5.5振動(dòng)流化床干燥機(jī)285
7.5.6氣流干燥機(jī)285
7.5.7結(jié)晶罐余熱回收系統(tǒng)286
7.6菌體蛋白關(guān)鍵設(shè)備286
7.7復(fù)合肥關(guān)鍵設(shè)備287
7.7.1復(fù)合肥生產(chǎn)工藝流程287
7.7.2尾氣處理系統(tǒng)288
7.7.3尾氣處理基本工藝流程289
7.7.4造粒機(jī)尾氣參數(shù)290
7.7.5凈化煙氣出口指標(biāo)290
7.7.6主要設(shè)備及技術(shù)說(shuō)明291
第8章 清潔生產(chǎn)
8.1清潔生產(chǎn)的起源、概念及其內(nèi)涵296
8.1.1清潔生產(chǎn)的起源296
8.1.2清潔生產(chǎn)的概念及其內(nèi)涵297
8.2味精行業(yè)現(xiàn)狀298
8.2.1資源消耗現(xiàn)狀298
8.2.2產(chǎn)排污現(xiàn)狀298
8.3味精行業(yè)污染防治發(fā)展趨勢(shì)300
8.3.1污染防治由末端治理向全過(guò)程控制發(fā)展300
8.3.2產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化300
8.3.3技術(shù)創(chuàng)新不斷進(jìn)步300
8.3.4節(jié)能減排提高資源利用率300
8.4味精生產(chǎn)過(guò)程中廢水治理工藝301
8.4.1味精企業(yè)廢水的產(chǎn)生301
8.4.2高濃度廢水處理技術(shù)302
8.4.3中、低濃度廢水處理技術(shù)302
8.5廢水厭氧生物消化除碳技術(shù)303
8.5.1廢水厭氧生物處理發(fā)展歷程303
8.5.2厭氧生物消化反應(yīng)機(jī)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(guò)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(huán)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(yōu)點(diǎn)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(chǎn)與食品安全
9.1安全文化的功能及建設(shè)330
9.1.1安全文化的功能330
9.1.2文化建設(shè)331
9.2味精裝置人機(jī)安全工程332
9.2.1生產(chǎn)過(guò)程中存在的不安全因素分析332
9.2.2防范措施336
9.2.3人機(jī)系統(tǒng)的安全控制338
9.2.4人機(jī)系統(tǒng)常見(jiàn)的事故及其原因341
9.3重大危險(xiǎn)源辨識(shí)及管理342
9.3.1重大危險(xiǎn)源辨識(shí)依據(jù)342
9.3.2重大危險(xiǎn)源管理344
9.4應(yīng)急管理346
9.5味精生產(chǎn)的食品安全管理348
9.5.1有關(guān)食品安全的概念349
9.5.2味精工廠曾發(fā)生過(guò)的食品安全事故與客戶(hù)期望350
9.5.3人力資源要求351
9.5.4基礎(chǔ)設(shè)施及維護(hù)353
9.5.5建筑物和施工354
9.5.6設(shè)施、空氣、水和能源的管理355
9.5.7設(shè)備的管理356
9.5.8化學(xué)品的管控356
9.5.9蟲(chóng)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(chǔ)運(yùn)的安全衛(wèi)生要求360
9.5.15返工品的管理361
9.5.16產(chǎn)品追溯與召回361
9.5.17衛(wèi)生和質(zhì)量檢驗(yàn)的管理362
9.5.18食品防護(hù)363
9.5.19關(guān)鍵過(guò)程控制364
9.5.20食品安全建議364
9.5.21有關(guān)食品安全的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)365
參考文獻(xiàn)
書(shū)單推薦
