1915年，受德國人的啟發，日本化學家池田從海藻和魚類、豆類中成功提取谷氨酸鈉，并開始大規模生產，形成了全世界獨一無二的調味品“味之素”。同時，日本人對谷氨酸鈉的提取工藝嚴格保密，企圖長期壟斷世界市場。1921年，吳蘊初利用空余時間，和夫人一起，在上海租用的一處住房的閣樓里，開始研制提取谷氨酸鈉的技術。經過不懈努力，他終于獲得了第一批產品，雖然重量只有十幾克。
工藝成功后，吳蘊初開始四處尋找投資人。當時上海有一個張崇新醬園，老板名叫張逸云。張逸云在上海有十幾家分號，當時資產達100萬銀元。吳蘊初通過張逸云的合伙人找到了他。同樣抱有振興本國工業理想的張逸云當即同意，與吳蘊初合作建立“天廚味精廠”，并且在吳蘊初的提議下，采用了至今仍在使用的“佛手”商標。
天廚味精廠的佛手牌味精一上市，立即打破了日本“味之素”的壟斷。吳蘊初的工藝使得他的味精成本比日本要低，產品的定價也低于日本“味之素”的水平。產品推銷的口號之一就是“國貨味精”，還有“完全勝過日本味之素”。天廚味精的上市，正好迎合了一個歷史潮流。從五四運動后，中國人的愛國熱情不斷高漲，提倡國貨的聲音響遍全國各地。
1924年，日本首先向北洋政府有關部門提出，吳蘊初的味精工藝是抄襲日本的，不能算作發明，也不能算作自有專利。但是日本在味精專利上的理由根本站不住腳。他們是從魚類、豆類、海藻中提取谷氨酸鈉，而吳蘊初則是從谷物(面粉)中提取。而且，吳蘊初也從未見過日本人嚴格保密的提取工藝。因此，按照國際專利標準，吳蘊初的“味精”完全能夠獲得自己的專利。
在第一回合戰勝日本“味之素”后，1925年，吳蘊初將自己的生產工藝公開，在英美等國申請了專利。這也是中國歷史上，自己創制的化學產品第一次在國外申請專利。1926年，佛手牌味精獲得美國費城世界博覽會金獎。1930年、1933年，吳蘊初的味精在世界博覽會上連續獲得獎項，佛手牌味精成功打入了歐洲等海外市場。日本“味之素”在東南亞的市場也被中國產品取代。
1926年，吳蘊初宣布，放棄味精的國內的專利，希望全國各地大量仿造生產。此后，國內各地先后出現了十幾個味精品牌，國貨味精市場極大繁榮，日本的“味之素”除了在日本關東軍占領的我國東北地區外，在中國的其他地區再也難見蹤影。
味精制造過程需要使用鹽酸，當時，中國還不能自己生產鹽酸，生產味精所需要的鹽酸都要從日本進口。吳蘊初立即向股東提出，建立自己的酸堿廠，自主生產鹽酸。1929年，“天原”電化廠成立，吳蘊初開始自己生產鹽酸。“天原”的含義就是“為天廚提供原料”。1929年，天原電化廠投產，日產鹽酸兩噸、液堿四噸、漂白粉三噸。這些產品與味精一樣，在此前的中國是空白領域。而且，這三種產品當時在中國市場都是日本產品占據主導地位。
隨著天原的成功，吳蘊初逐漸考慮建立自成體系的天字號化工集團。
創建“天字號”系列
1932年，吳蘊初赴美國考察氯堿工業時，了解到杜邦公司有一套中型合成氨試驗工廠停業，成套設備待售，十分動心。原來他早就想利用天原廠放空的氫氣做合成氨，再從氨做硝酸。但是由于辦氨廠和硝酸廠投資大，技術難度高，產品銷路沒把握，吳蘊初因此而甚感躊躇。這次對方要價18萬元，通過談判，對方愿以半價成交。吳蘊初隨即與張逸云取得聯系，拍板成交。共籌集資金100萬元，在天原廠附近的河對面，購地造房，開辦天利氮氣廠。工廠取名“天利”，意為利用天然氫氣。1934年春，吳蘊初又親赴西歐考察，買下了法國的硝酸設備。他自己還留在法國學習較長一段時間硝酸生產技術，回國后，他親自主持安裝、試生產。1935年秋，天利氮氣廠合成氨正式投產。
在美考察期間，吳蘊初還詳細了解了美國通用陶瓷公司及所屬廠家。憑著他當年做矽磚的經驗，吳蘊初認為，耐酸陶器必須做到自給自足。此后，他于1935年在上海龍華鎮濟公灘開辦陶器廠，取名“天盛陶器廠”。
天廚、天原、天利、天盛4個輕重化工企業的創辦，不僅形成了自成體系、配套發展的天字號集團，而且也帶動了中國一系列有關產業，對中國經濟的發展和國計民生作出了重要貢獻。
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