Blog

La producción de lo moderno glutamato monosódico (GMS)El ácido L-glutámico sódico, cuyo componente principal es el ácido L-glutámico sódico, se basa principalmente en la fermentación microbiana (que representa más del 90 % a nivel mundial). Este proceso, optimizado durante décadas, ofrece ventajas como alta eficiencia, bajo costo y alta pureza. El proceso completo se divide en cuatro etapas principales, cada una con objetivos técnicos y detalles operativos claros:

1. Pretratamiento de la materia prima: Convertir el "almidón" en "azúcar" que los microorganismos pueden consumir.

Los microorganismos, como Corynebacterium glutamicum, no pueden utilizar directamente el almidón y necesitan convertirlo en monosacáridos (glucosa), que es el paso fundamental de la fermentación. La materia prima principal es el almidón de maíz (ampliamente disponible y económico; también se puede utilizar el almidón de arroz, la caña de azúcar, etc.).

Preparación y licuefacción de la suspensión: Mezclar almidón de maíz con agua en una proporción aproximada de 1:3 para formar una suspensión de almidón con una concentración del 30 % al 35 %. Añadir α-amilasa (una preparación enzimática biológica) y agitar a 80-100 °C durante 30-60 minutos para descomponer las largas cadenas de almidón en polisacáridos de cadena corta (dextrina), obteniendo así un líquido licuado (en este punto, el líquido deja de ser turbio y deja de ser transparente).

Sacarificación: Enfriar el líquido licuado a 55-60°C y agregar enzimas sacarificantes, continuando la reacción durante 12-24 horas para descomponer completamente la dextrina en glucosa (monosacárido), formando un "líquido sacarificado";

Refinamiento: Eliminar los residuos de almidón no digerido a través de filtración de placas y marcos, luego utilizar carbón activado para adsorber pigmentos y resina de intercambio iónico para eliminar iones de impurezas (como iones de calcio y magnesio), obteniendo finalmente un "líquido de glucosa refinada" (con una concentración de glucosa de 15%-20%, alta pureza y sin interferencia de impurezas).

2. Cultivo de cepas y fermentación principal: Dejar que los microorganismos "produzcan" ácido glutámico.

Esta es la etapa central de la producción de glutamato monosódico: utilizar "Corynebacterium glutamicum" seleccionado y cultivado (una cepa segura y sin patogenicidad) para metabolizar la glucosa en ácido glutámico, con un control preciso de las condiciones ambientales:

Cultivo de activación y expansión de cepas:

En primer lugar, tome Corynebacterium glutamicum congelado de la biblioteca de cepas e inóculo en un "medio inclinado" (que contenga glucosa, peptona, etc. para nutrición) y cultívelo en una incubadora de temperatura constante a 30-32 °C durante 24-48 horas para restaurar la actividad de la cepa;

Luego, transfiera la cepa activada a un "tanque de semillas" (un pequeño tanque de fermentación), introduzca aire estéril, mantenga a 30-32 °C y cultive durante 8-12 horas para aumentar el recuento bacteriano a 10⁸-10⁹ células por mililitro, formando un "líquido de semillas" (asegurando suficientes "bacterias de producción" para la fermentación posterior);

Fermentación principal:

Transfiera el líquido de la semilla a un tanque de fermentación grande (con una capacidad de decenas de metros cúbicos) y agregue líquido de glucosa refinada, urea (como fuente de nitrógeno), fosfato (para regular el metabolismo) y otras soluciones nutritivas al tanque;

Controlar parámetros clave durante todo el proceso: temperatura 30-34°C (temperatura óptima de crecimiento de las bacterias), pH 6,5-7,0 (regulado con urea para asegurar la síntesis de ácido glutámico) e introducir continuamente aire estéril (para evitar la deficiencia de oxígeno que conduce a trastornos metabólicos y a la falta de producción de ácido glutámico);

Tras 30-40 horas de fermentación, la concentración de ácido glutámico en el líquido de fermentación puede alcanzar los 100-150 g/L. En este punto, se detiene la fermentación para obtener el "líquido de fermentación" que contiene ácido glutámico.

3. Purificación y neutralización: Del ácido glutámico al glutamato monosódico

El líquido de fermentación no solo contiene ácido glutámico, sino también células bacterianas, azúcar residual e iones de impurezas, que deben purificarse mediante múltiples pasos y luego reaccionar con álcali para generar glutamato monosódico (el componente eficaz del MSG):

Pretratamiento del líquido de fermentación: Calentar el líquido de fermentación a 80-90 °C para desnaturalizar y solidificar las células bacterianas. Posteriormente, eliminar los residuos celulares mediante centrifugación o filtración en placa y marco para obtener un líquido transparente de ácido glutámico. Extracción de ácido glutámico (cristalización en punto isoeléctrico): Añadir ácido sulfúrico (o ácido clorhídrico) al líquido transparente para ajustar el pH a 3,22 (el punto isoeléctrico del ácido glutámico, donde su solubilidad es mínima) y enfriar a 5-10 °C. El ácido glutámico precipitará en forma de cristales blancos, que pueden separarse mediante centrifugación para obtener cristales de ácido glutámico crudo. Disolver los cristales crudos en agua caliente y repetir la cristalización en punto isoeléctrico una o dos veces para obtener ácido glutámico de alta pureza con una pureza ≥98 %.

Reacción de neutralización: Disuelva el ácido glutámico de alta pureza en agua caliente y añada lentamente una solución de hidróxido de sodio (o carbonato de sodio) a 60-70 °C para ajustar el pH a 6,5-7,0 (neutro). La reacción se produce: ácido glutámico + hidróxido de sodio → glutamato de sodio + agua. Tras la reacción, se obtiene una "solución de glutamato de sodio", que se decolora con carbón activado y se desaliniza con resina de intercambio iónico para eliminar aún más las impurezas.

4.Concentración, cristalización y secado: Producción de glutamato monosódico terminado

Finalmente, la solución de glutamato de sodio se convierte en cristales sólidos a través de medios físicos y se procesa en forma comercial:

Concentración al vacío: La solución de glutamato de sodio refinado se envía a un tanque de concentración al vacío y se calienta a 60-70 ℃ para evaporar el agua (para evitar que la alta temperatura destruya los componentes), hasta que la concentración de la solución alcanza 30-35 °Bé (grado Baumé, un indicador de concentración).

Cristalización: Transferir la solución concentrada a un tanque de cristalización y enfriarla lentamente a 20-30 °C. El glutamato de sodio precipitará gradualmente en cristales regulares, que pueden separarse por centrifugación para obtener cristales húmedos de glutamato monosódico (con un contenido de humedad aproximado del 10 %).

Secado y envasado: Los cristales húmedos se envían a un secador de lecho fluidizado y se secan a 60-80 °C hasta que su contenido de humedad sea ≤0,5 % para obtener cristales secos de glutamato monosódico. Posteriormente, se controla el tamaño de partícula mediante tamizado (por ejemplo, mallas comunes de 8-12 o de 20-40) y, finalmente, se realiza el envasado aséptico para producir glutamato monosódico en bolsas o botellas, disponible en el mercado.

Suplemento: Proceso tradicional que se ha ido eliminando gradualmente

Antes de la popularización de la fermentación microbiana (década de 1909-1960), el glutamato monosódico se producía principalmente mediante la hidrolización de proteínas vegetales: el gluten de trigo y la proteína de soja se hidrolizaban con ácido clorhídrico concentrado para extraer ácido glutámico. Sin embargo, este proceso era costoso (las proteínas vegetales eran caras), altamente contaminante (dificultad para tratar el líquido ácido residual) y presentaba baja pureza (solo entre el 80 % y el 90 %). Por lo tanto, fue reemplazado gradualmente por el método de fermentación después de la década de 1960..