pH及溶氧检测系统在味精生产中的应用

沈阳红梅味精股份有限公司，始建于1939年，是国内味精生产的国有大型骨干企业，多年来企业以生物工程技术为脉源，以多种氨基酸生产为核心，全面拉动企业不断地向前发展。企业产品有味精、肌苷、鸡精、复合味精、高档酱油、米醋、低纳盐、酵母、蛋白饲料及肥料等。企业的主要产品“红梅”味精于79年就获得国家外贸出口免检权，曾三次获得国家金质奖章，首先在国内通过ISO9002产品质量认证，98年国内食品行业唯一获得中国驰名商标。多年来“红梅”味精远销东南亚、美洲等36个国家和地区，在国际、国内享有很高的知名度。

以味精生产为例，pH检测与控制，贯彻到多道工序中，是关系到产品质量及收率高低的重要参数。溶解氧的测量，用于氨基酸发酵过程，是追踪氧代谢水准及基质转换的关键参数，同时，溶氧又是污水处理，达标排放的重要参数。

制糖工艺：目前在国内味精生产中，通常是以淀粉为原料，以双酶制糖工艺为主，制取葡萄糖工艺为主，制取葡萄糖作为味精的制药原料。有关pH控制指标及简要过程如下：

1.淀粉液化：将淀粉乳用Na2CO3水溶液调pH6.4-6.5，并加入α-淀粉酶进行液化，控制温度103±0.50C。适宜的pH值有利于稳定酶活性及提高产品收率。

2.糖化过程：糖化过程通常在糖化罐内进行，加入一定量的糖化酶，严格控制温度为60±10C，并调控pH4.0-4.4，从而保证糖液质量及收率。

3.糖液过滤：用Na2CO3水溶液调pH4.0-4.8，加助滤剂，以更好地保证糖液质量。

谷氨酸发酵过程：谷氨酸发酵过程是味精生产的重中之重，需要检测与控制参数非常多，边界条件复杂，多种环境因素交织着，在这个过程中，为谷氨酸杆状菌提供生长，增殖，代谢的环境。参数有物理与化学参数，如下：

1.物理参数：有温度，通风量，罐内压力，搅拌速度，轴功率，投料量，糖液含量及补糖速率等。

2.化学参数：pH，溶解氧，光密度或浊度，尾气中的氧气与二氧化碳含量，氧化还原电位，谷氨酸含量，菌丝体黏度等。此外，还有产效收率，呼吸熵及有机离子的测定等。其中梅特勒-托利多在味精行业中能提供的产品有分析天平，pH计及溶解氧测量系统等。下列仅就pH及DO应用情况如下简介：

pH控制：90年以前，发酵过程pH检测，是靠人工采样，用pH试纸完成离线检测的，测量误差很大。当时参与pH调节的流加基质是尿素。由于处于不同阶段尿酶活性的差异所致。pH反应滞后，因此pH调节品质较差，使谷氨酸产率提高受到了严重的制约。从92年以来，企业将pH调节流加基质该为液氮后，并采用了梅特勒-托利多的465复合电极，与智能调节器配套，实现pH自控后，使pH调节品质明显提高，使谷氨酸产率提高了约近两个百分点，这对于味精生产而言，是一个明显的进步。

发酵过程DO自动检测：在没有DO自动检测以前，传统的发酵生产唯一的供氧方案是单纯的根据发酵所处于的不同阶段，只是改变通风速率，来实现供氧，给菌体代谢需要，这一方案达不到优化供氧的目的，同时利用率很低，造成能源消耗大。有了DO自动检测以后，在一定的通风条件下，根据DO值，可实时调节搅拌转速，可有效的保证发酵过程三羧酸循环有序地进行，从而保证谷氨酸产率得到进一步提高。我们曾在5000l中试发酵罐试验，取得了较好的效果。

谷氨酸发酵工艺：目前一些企业是采用中低温等电点中和工艺。通常发酵液pH在7.0±0.1左右，在进入中和罐时，温度降为250C比较适宜。通常用H2SO4进行快速中和，在1小时内使pH值匀速下降至pH4.0，停酸加晶种，养晶1小时，然后再用硫酸缓慢中和7小时，使之达到终值，即为等电点。通常等电点值pH3.2-3.0，这是谷氨酸溶解度最低，然而其收率较高。此后就进入缓慢降温结晶阶段，此过程尚需12小时。在整个提取过程始终开启搅拌，直至进行分离为止。有了pH自动检测以后，就可以采用工控机，来完成中和过程，按理想pH及温度降温曲线或进行程序控制，以提高谷氨酸验收率及结晶质量。当然在这一过程pH测量系统必须采用温度补偿，以保证测量精度。

谷氨酸纳制备工艺：在过程将谷氨酸水溶液用液碱中和，严格控制pH6.5，控制加碱速率使中和温度800C，以获取谷氨酸收率最高。

谷氨酸钠脱色：一般控制pH6.6-6.8以获取较好的脱色质量，使之透光度最高。

从上述过程可见，对味精生产过程而言，准确的pH检测与控制是非常必要的。由于国内味精生产是单一的化工单元不连续的间断操作为主，小土群上马，因此，pH测量点甚多。为此，为pH检测产品的应用提供了广阔的市场。

我企业从91年底开始使用梅特勒-托利多产品，有关应用情况如下：
1.465-50-S7/200pH复合电极，企业使用情况一直很好。曾有一支电极使用了一年二个月七天，共达213罐次，一般这种电极都能用上8，9个月，因此，企业的信赖度很高。
2.pH2100转换器，性能很好，组态方便，可根据不同的测量对象进行量程调整，应用效果颇佳。
3.DO4100转换器性能很好，通过这段时间的使用，我个人认为要比DKK的溶解氧产品更胜一筹，以后将继续使用。