趙蘭坤，董吉子，李樹標

（1.寶雞阜豐生物科技有限公司，陜西 寶雞 721013；2.山東阜豐發(fā)酵有限公司，山東 莒南 276600；3.呼倫貝爾東北阜豐生物科技有限公司，內蒙古自治區(qū) 扎蘭屯 162650）

谷氨酸，作為味精的生產原料，近幾年產量逐年遞增，企業(yè)在追求利潤的同時為了增創(chuàng)收益，不斷降低成本，減少水、電、汽等能源的消耗。綜合考慮生產成本、產品質量和設備投資等多方面因素，靠優(yōu)化工藝及設備的創(chuàng)新改進水平來提高各率值已經很難進一步上升。目前，發(fā)酵工業(yè)，最應引起注重的是從根本出發(fā)，研究其本質，究其根源進行探索，發(fā)現并提出創(chuàng)新，來提高自身收益。因此從谷氨酸的等電結晶原理入手，對其工藝參數進行優(yōu)化，對影響晶體質量的幾種因素進行探索。

1 晶型對結晶收率的影響

晶體是有一定幾何形狀，一定顏色的固體。晶體上的物質質點貯存的能量最小 （對比與其他狀態(tài)），質點只能在晶體上的一定位置振動，而且振動的平均位置不變，保持晶格不被破壞，因此，晶體是一種穩(wěn)定的固體狀態(tài)。谷氨酸工業(yè)結晶過程中，控制合理的調酸速率、結晶溫度及晶種添加，是實現高提取收率、高結晶質量的關鍵。

谷氨酸結晶的兩種形態(tài)α-Glu和β-Glu中β晶型是相對穩(wěn)定的形態(tài)，在純的谷氨酸體系中，液相運動中的谷氨酸分子形成β晶型時會釋放出比形成α晶型更多的能量，因此β晶型更穩(wěn)定。但β晶型的溶解度也較低，結晶細小，密度小，表面較容易粘連雜質，不易與固相分離，因此，等電工藝過程中，要避免出現β晶型，而α晶型顆粒粗壯，密度大，純度高，容易與固相分離，因而，等電提取的最終目的是α晶型谷氨酸顆粒。α晶型是能量尚未釋放完全的過渡晶體形態(tài)，它的不穩(wěn)定會導致溶液中α晶型直接向β晶型的轉變，由于此過程不消耗任何試劑，因此，對α晶型進行轉變?yōu)棣戮凸劝彼幔梢詫⒌入娋w的雜質去除，得到純度更高的谷氨酸晶體。此種方法為目前最為常見的技術手段。

2 對影響成晶的因素分析

谷氨酸結晶過程主要通過pH及降溫兩個參數調節(jié)過飽和度進行結晶，合理控制調酸速率、適時添加晶種及合理調整降溫速率能夠很好的控制晶體質量。連續(xù)結晶過程中谷氨酸結晶的過飽和度、晶漿懸浮密度和溫度等因素對谷氨酸結晶也有一定的影響，有實驗表明，溫度在30℃下，連續(xù)結晶過程的停留時間為12 h、進料濃度為8%、晶漿懸浮密度為15%時得到的谷氨酸晶體質量相對較好。研究表明，根據等電調節(jié)過程中溶液過飽和度的變化程度不同而進行不同的pH調節(jié)以及采用在湍流區(qū)不斷補加料液的方式對谷氨酸的結晶效果較為有利，同時在能夠抑制β型晶體產生條件下，適當提高結晶溫度有利于提高晶體的顆粒大小并且晶體較規(guī)則、均一性較強。如果加酸速度恰好使等電點的谷氨酸分子量滿足加入晶種表面生長速率所需的谷氨酸分子量，則所成晶體將主要是晶種在介穩(wěn)區(qū)內逐漸生長而成的最終產品。攪拌強度對結晶也有很大影響，攪拌效果較差時，出現的β-型晶體較多，晶體平均粒徑隨著攪拌強度和攪拌時間的增加而呈減小趨勢。較小的攪拌強度和較快的加酸速度均會使晶體的聚結程度加大，降低產品的外觀和質量。如果加酸速度過快或者攪拌不均一，導致局部pH過低，那么結晶將處于不穩(wěn)定區(qū)，從而產生更多的新晶核，所形成晶型顆粒大小不均一，甚至會有β晶體出現。

3 等電過程中雜菌對收率的影響

保證發(fā)酵液在豐產的同時能夠豐收，不僅發(fā)酵過程要控制雜菌的生長，提取過程更是要提高對雜菌的警惕性，防止雜菌趁機繁殖，降低成品收率。在連續(xù)等電過程中，很容易出現結晶罐的染菌現象。有研究對從污染了雜菌的連續(xù)等電結晶罐中分離得到的野生酵母菌株進行了初步鑒定，結果表明，該酵母屬于假絲酵母屬。實驗發(fā)現，該假絲酵母的增殖會隨等電調節(jié)過程pH值的下降而逐步受到抑制，但依靠維持低pH并不能有效地防治其污染，溫度對該假絲酵母生長的影響較顯著，超過50℃時其生長就會明顯受到抑制，但是較高的溫度對谷氨酸的提取是不利的。通過調節(jié)連續(xù)結晶過程的停留時間，使其小于該假絲酵母的倍增時間9～12 h時，該假絲酵母的比生長速率就會小于臨界稀釋速率，在連續(xù)結晶過程中逐漸被洗脫出結晶罐，從而可以防治其在谷氨酸結晶過程中的污染。

生產過程中要嚴格控制雜菌數目，抑制雜菌的生長，加強空間菌落普查，對空間進行定期有效的消毒等等都是行之有效的措施。

隨著谷氨酸行業(yè)產量的擴大和發(fā)酵水平的不斷提高，積極探索生產原理，從根本源頭積極創(chuàng)新、節(jié)能降耗，才能更有利占有市場，力爭創(chuàng)造國家利益與企業(yè)利益的雙贏。