海藻加工設備與海藻工業(yè)制品

海藻加工設備是用海藻加工成食品或提取醫(yī)藥、工業(yè)用品的機械設備。可分為海藻食品加工設備和海藻綜合利用加工設備兩大類。其代表性設備前者如紫菜食品加工設備，后者如海帶綜合加工設備。設備的特點是專用性強，多數(shù)用不銹鋼制作，可以單機或成套使用。

20世紀50年代，日本研制成紫菜加工機，80年代初，又生產(chǎn)了全自動紫菜加工機。1961年開始，日本對海帶綜合加工，先后研制成褐藻膠濕式擠出造粒機、混合機、混煉機、干燥機和連續(xù)脫水機等。1968年用于海藻綜合利用加工業(yè)。中國于70年代開發(fā)紫菜加工機組，80年代研制成功了褐藻酸脫水機、褐藻膠造粒機、烘干機、捏合機、粉碎機和膠液過濾裝置等。

紫菜食品加工設備 

有紫菜切碎洗凈機、紫菜澆片機、紫菜片脫水機和紫菜烘房等。

紫菜切碎洗凈機 

由切碎機和洗凈機兩部分組成。切碎機由刀片軸、托料盤、螺旋輸料軸、刀片、篩眼盤等組成。洗凈機由清洗箱、攪拌葉輪、推進葉輪等組成。

紫菜澆片機 

由水泵、調(diào)和器、混合水槽、沉淀箱和澆片控制箱等組成。調(diào)和器由蝸輪、葉輪、調(diào)節(jié)器等組成?；旌纤蹆?nèi)裝有攪拌葉片，使紫菜和水的混合液攪拌均勻。當混合液由水泵抽到沉淀箱進入澆片控制箱后，通過蝸輪蝸桿減速，牽引環(huán)形鏈沿橢圓軌道在機座上運動。成型管組件隨鏈同時運動，當通過澆片控制箱下方時，由導輪、凸輪、導軌使控制箱活門開啟，自動澆菜成型。

紫菜片脫水機 

由離心機、木架、轉子等組成。澆片機澆在菜簾上的板狀紫菜，連同木架捆在脫水機的轉子上。帶動菜簾同時轉動，利用離心力，把紫菜中的水分甩出。

紫菜烘房 

由煙道、風機、恒溫控制器和鏈條傳動裝置等組成。脫水后的板狀紫菜，豎放在烘房內(nèi)部支架上，右側煙道內(nèi)噴入柴油，點火燃燒，使煙道發(fā)熱。用風機將熱空氣吹入烘房內(nèi)腔，由恒溫器使烘房內(nèi)的溫度控制在60℃左右。烘房內(nèi)的菜簾支架由鏈條傳動，回轉一周約2小時。

紫菜的一次加工產(chǎn)品，因其含水率在10%～12%之間，2～4個月就會發(fā)生變質(zhì)，不宜長期保存，因此，開發(fā)研究紫菜二次干燥、二次加工設備，包括烤紫菜機、調(diào)味裝置、調(diào)味干燥機、包裝機以及紫菜醬加工機械等是今后的發(fā)展方向。

海帶綜合加工設備 

由膠液過濾裝置、褐藻酸螺旋脫水機、褐藻膠造粒機、沸騰式烘干機、褐藻膠捏合機等組成。

圖1 膠液過濾裝置示意圖

膠液過濾裝置 

由壓力過濾器、多級離心泵等組成（圖1）。并配以必要的工藝儀表、管線等。預涂液配制罐中的預涂液，經(jīng)多級離心泵泵入聚乙烯管壓力過濾器。預涂料均勻覆蓋于管的表面，形成一層約1毫米厚的預涂層，直至預涂液配制罐中的液體不含有預涂顆粒為止。在添加攪拌罐中，加入濃度為2%的助濾劑，連續(xù)攪拌，使其成為均勻的添加劑。當預涂結束后，將待過濾液和添加劑引入多級離心泵，并泵入壓力過濾器進行正常過濾。轉子流量計用以控制添加劑和待過濾膠液的比例。當壓力過濾器內(nèi)的壓力上升到6千克/厘米2時即停止過濾。通入6千克/厘米2以上的壓縮空氣，借氣壓將氣水箱內(nèi)的水壓入聚乙烯管內(nèi)部，將濾餅從聚乙烯管外表面沖刷排出。

褐藻酸螺旋脫水機 

由螺桿、過水網(wǎng)片等組成（圖2）。螺桿采用等導程、變底徑結構，沿螺桿周向有雙層過水網(wǎng)片的籠架?；\架分成5節(jié)，節(jié)與節(jié)之間以圓柱面配合定軸心。卸料箱采用內(nèi)外錐體結構，內(nèi)錐體固定，外錐體可軸向調(diào)節(jié)。減速機輸出軸與螺桿軸之間用鏈條聯(lián)軸器連接，達到低速、平穩(wěn)運轉。驅(qū)動和脫水部分設置在同一縱截面內(nèi)，橫向尺寸小，操作安全、方便、可靠。脫鈣以后的褐藻酸，在向卸料端移動過程中被連續(xù)緩慢壓縮，脫出水分，水由管道排出，而褐藻酸從螺桿卸料端的內(nèi)外錐體之間卸出。

褐藻膠造粒機 

由雙軸螺桿、雙軸三線壓料螺桿等組成（圖3）。雙軸螺桿用以送料，雙軸三線壓料螺桿用以擠出成形，并在其間設置一過渡段。雙軸三線壓料螺桿為等導程、變底徑結構。沿其周向用帶孔網(wǎng)片的框架封閉。經(jīng)中和反應后的褐藻膠，在供料箱內(nèi)靠雙軸螺桿的軸向力使褐藻膠向前移動。當移動到封閉段及過渡段（過渡段未設置螺紋）時，壓力隨之增加，褐藻膠容積密度增大，并呈軸套式向前移動，實現(xiàn)第一次強制捏合。接著軸套式褐藻膠被雙軸三線壓料螺桿分割、壓縮、成型，實現(xiàn)第二次捏合，并呈圓柱狀顆粒排出。

圖2 褐藻酸螺旋脫水機示意圖

褐藻膠捏合機 

由料桶、捏合桶、傳動系統(tǒng)、機座及電器控制系統(tǒng)等組成。料桶底部采用相切的兩半圓截面，上部呈矩形。主從捏合軸呈Σ形，通過料桶分別支承在機座軸承座和料桶側板外軸承座上。料桶內(nèi)的固態(tài)褐藻酸與固態(tài)碳酸鈉攪拌混合物，通過料桶中的主、從軸，差動翻攪、折疊、擠壓，強化混合物的中和反應。

圖3 褐藻膠造粒機示意圖

海藻工業(yè)制品是以海藻為原料制成的化工、醫(yī)藥等工業(yè)產(chǎn)品的總稱。主要有瓊膠、瓊膠糖、卡拉膠、褐藻膠及褐藻酸衍生物，以及海帶的綜合利用制品甘露醇等。自20世紀初以來，從事海藻制品生產(chǎn)的國家有三十多個。生產(chǎn)的制品廣泛應用于食品、化工、印染、醫(yī)藥、化妝品、石油及其他工業(yè)領域。中國自50年代末開始研究從海帶中制取褐藻膠，碘、甘露醇和氯化鉀等綜合利用工藝，于60年代末投入工業(yè)生產(chǎn)。在海帶綜合利用的帶動下，石花菜、江蘺、末期紫菜、麒麟菜、沙菜及馬尾藻等海藻工業(yè)產(chǎn)品的制取也得到了迅速的發(fā)展。

瓊膠 

又稱瓊脂、凍粉、洋菜。主要原料有石花菜、江蘺、末期紫菜等。產(chǎn)品有瓊膠和瓊脂糖。瓊膠的制造包括原料的漂白加堿處理、加酸加熱提取、凝固成型、凍結脫水或壓榨脫水、曬干或烘干等主要工序（圖4）。瓊脂糖的制造是以瓊膠為原料，采用堿處理和離子交換分離，除去瓊膠中的硫酸基、羧基以及對蛋白質(zhì)有吸附作用和凝固性差的多糖及灰分后獲得的產(chǎn)品。

瓊膠制品有條狀、片狀和粉末狀之分。外觀潔白、半透明、有光澤。藥用瓊膠、食用瓊膠和試劑用瓊脂糖的質(zhì)量等級和理化指標如表1。瓊膠在食品工業(yè)中用作魚類和肉類罐頭的固型劑，糕點的花邊、果子凍和透明軟糖等。同時是制作微生物固體培養(yǎng)基不可缺少的材料。瓊脂糖是進行蛋白質(zhì)的電泳、凝膠過濾和凝膠色層分析等實驗測定的重要試劑。

圖4 瓊膠生產(chǎn)流程圖

表1 瓊膠和瓊脂糖的質(zhì)量等級和理化指標

卡拉膠 

又稱角叉菜膠。凡含卡拉膠類似成分的紅藻均可作為生產(chǎn)原料。主要有角叉菜、麒麟菜、沙菜、杉藻及其他紅藻。原料的選擇和混合配比依產(chǎn)品的類型和性質(zhì)要求而定?？ɡz制造工藝包括提取、凈化和分離等單元操作。通常在微堿性條件下提取，使半乳糖6-硫酸酯單元轉變成3，6-內(nèi)醚-半乳糖結構的分子占優(yōu)勢。同時加入鉀、鈣等離子以提高凝膠強度（圖5）。

產(chǎn)品為白色或淺黃色粉末，干燥失重≤15%，灰分≤35%，硫酸基15%～40%，粘度1.5%溶液75℃時≤5毫帕秒，凝膠強度100～300克/厘米2?？ɡz在食品工業(yè)中用作增稠劑、凝固劑、懸浮劑、乳化劑和穩(wěn)定劑，可防止組分的分離，改進制品外觀和口感。生產(chǎn)葡萄酒和啤酒時用作澄清劑；用于奶制品中有穩(wěn)定酪蛋白膠體的能力；還用于牙膏、化妝品、洗發(fā)香波等，以增加滑潤性和柔軟性；在水基藥膏和不溶性固體藥品的懸浮液中用作穩(wěn)定劑。

褐藻膠 

包括褐藻酸、褐藻酸鹽類及其衍生物等。褐藻酸以各種金屬（鈣、鎂、鐵、鋁等）的不溶性褐藻酸鹽混合存在于褐藻中。供作工業(yè)原料的褐藻種類主要有：海帶、掌狀海帶、巨藻、泡葉藻等。中國主要利用人工養(yǎng)殖的海帶和野生馬尾藻為原料。褐藻膠的提取是一種典型離子交換過程：

①在堿作用下，使海帶中不溶性褐藻酸鹽轉為水可溶性鈉鹽，通過稀釋過濾除去不溶性殘渣；

②再轉化為不溶性的褐藻酸，進行精制和濃縮，大量的無機鹽、色素等隨水排除；

③純褐藻酸再轉為不同類型的褐藻酸鹽。生產(chǎn)流程見圖6。

圖5 卡拉膠生產(chǎn)流程圖

產(chǎn)品有水溶性和水不溶性兩大類。褐藻酸的一價鹽類（鈉、鉀、銨）和褐藻酸的有機衍生物（藻酸丙二醇酯、藻酸三乙醇銨）為水溶性；褐藻酸的二價和三價鹽類（鈣、銅、鋁，唯有鎂鹽除外）為水不溶性。水溶性褐藻酸鹽溶于水后，形成粘稠溶液，其用途決定于它的增稠性、穩(wěn)定性、乳化能力以及凝膠形成能力的大?。徊蝗苄院衷逅猁}具有膠凝性、保水性、成膜性和粘結性。褐藻膠廣泛應用于食品、印染、醫(yī)藥、造紙及其他工業(yè)，在食品工業(yè)上可改善面食韌性，提高冷凍食品凝固力，改善香味逸散；用于印染工業(yè)拔染、拔白效果好，給色量高；用于醫(yī)藥工業(yè)可改善崩解時間，延長藥物效果；在造紙工業(yè)上可改進紙張表面性質(zhì)，改善涂蓋層流變學特性；還可用于廢水處理，凈化水質(zhì)。各種產(chǎn)品的主要質(zhì)量指標如表2。

圖6 褐藻膠生產(chǎn)流程圖

碘、甘露醇 

碘是海帶從海水中吸附積累在藻體內(nèi)的。成熟的海帶一般含碘0.3%～0.6%。甘露醇是海藻進行光合作用最初產(chǎn)生的一種六元醇（C6H8OH6），海帶中含量最高可達15%～25%。海藻中還含有不少無機物，以氯化鉀和氯化鈉含量最多。這些成分的含量隨生長期的不同而異。綜合利用的生產(chǎn)流程如圖7。

表2 褐藻膠產(chǎn)品的主要質(zhì)量指標

碘為紫黑色、具金屬光澤的結晶，純度≥99.5%（藥用級）。主要用于醫(yī)藥衛(wèi)生、冶金、化工、農(nóng)藥、分析化學試劑以及近代尖端科學和軍事工業(yè)。甘露醇為白色針狀結晶，味甜，純度≥99.5%（藥用級）。主要用作治療眼、腦、高血壓、糖尿病等疾病的注射液和口服液。甘露醇的衍生物在食品和化工工業(yè)中作乳化劑、泡沫塑料、炸藥等。氯化鉀在醫(yī)藥、化工、農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)等方面有廣泛用途。

圖7 綜合利用生產(chǎn)流程圖