工艺论证范文——年处理400吨鱼排中试规模生产线设计

1、2工艺论证2.1产品方案2.1.1鱼肉蛋白粉的产品方案 参考国家标准鱼粉<GB/T196142003>制定鱼肉蛋白粉的产品方案13。（一）鱼肉蛋白粉的感官指标详见表2-1，理化指标详见表2-2。表2-1鱼肉蛋白粉的感官指标项目色泽气味组织指标乳白色或浅黄色有鱼香味、无焦灼味松软粉状物、无结块、无霉变表2-2鱼肉蛋白粉的理化指标项目粉末粒度粗蛋白质粗脂肪水分灰分盐分砂分指标80100目80.0%5.0%8.00%7.00%2.00%2.00%（二）鱼肉蛋白粉中不允许添加非鱼肉蛋白粉原料的含氮物质，诸如植物油饼粕、皮革粉、羽毛粉等。鱼肉蛋白粉中的安全性指标应符合饲料卫生标准<GB

2、13078>的规定，鱼肉蛋白粉中不得检出沙门氏菌，不得有寄生虫14。鱼肉蛋白粉中金属铬（以6价铬计）允许量小于10mg/kg。2.1.2活性钙粉的产品方案 参考国家标准食品添加剂使用标准<GB27602011>、食品强化剂活性钙<GB99901988>、食品添加剂碳酸钙<GB18982007>制定活性钙粉的产品方案15-17。（一）活性钙粉的感官指标详见表2-3，理化指标详见表2-4。表2-3活性钙粉的感官指标项目色泽气味组织指标乳白色无异味干爽粉末、无结块、无霉变表2-4活性钙粉的理化指标项目粉末粒度钙蛋白质水分脂肪指标60120目25.0%3.00

3、5.00%8.00%3.00%（二）活性钙粉中金属铬（以6价铬计）、金属铅、无机砷允许量均小于1mg/kg，金属钡允许量小于300mg/kg。活性钙粉中不得检出沙门氏菌、金黄色葡萄球菌。2.1.3鱼骨胶原蛋白粉的产品方案 参考水解胶原蛋白行业标准<QB27322005>、广东省食品安全企业标准复配胶原蛋白粉<Q/JYB 0065 S-2010>制定鱼骨胶原蛋白粉的产品方案18-19。（一）鱼骨胶原蛋白粉的感官指标详见表2-5，理化指标详见表2-6。表2-5鱼骨胶原蛋白粉的感官指标项目色泽气味杂质指标乳白色淡淡鱼腥味均匀、无夹杂物表2-6鱼骨胶原蛋白粉的理化指标项目粉末粒

4、度蛋白质灰分水分透射比（波长450nm）透射比（波长620nm）指标80100目85.0%7.00%8.00%70.00%85.00%（二）鱼骨胶原蛋白粉中金属铬（以6价铬计）、金属铅允许量小于0.5mg/kg，无机砷允许量小于0.25mg/kg。（三）鱼骨胶原蛋白粉的微生物指标详见表2-7表2-7鱼骨胶原蛋白粉的微生物指标项目菌落总数 大肠杆菌致病菌（沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌）指标1000cfu/g30MPN/100g不得检出2.2工艺流程初框鱼粉生产工艺主要分为干法和湿法两种。干法分为直接干燥法和干压榨法，而湿法分为湿压榨法和离心法。干法中原料高温干燥时间长，导致油脂氧化较严重，

5、从而使鱼粉颜色变深，并容易产生酸败味，同时蛋白质消化率降低。湿法一般用于生产全鱼粉，其主要特点是：原料经蒸煮后，用机械压榨法或离心倾析法除去物料中的大部分液体，然后再把已除去大部分液体的榨饼或固相物进行干燥并粉碎。由于物料通过压榨法或离心倾析法已除去了大部分液体，因此物料加热烘干的时间大大缩短，与干法生产相比约可缩短加热烘干时间2/3以上，并能有效地提高鱼粉质量。物料中被分离的液体采用高速离心技术进行油水分离，提炼出鱼油后，剩下的鱼蛋白水送去进行真空浓缩，进一步去除水分后再加入到鱼粉中，这样既可提高鱼粉的产量，又能提高鱼粉的质量，还防止了对环境的污染，最后得到营养成分完全的鱼粉，即全鱼粉20。

6、本设计以鱼骨提取胶原蛋白工艺为基础，融入湿法鱼粉生产工艺中的湿压榨法和离心法，绘制了工艺流程初框图。图2-1工艺流程初框2.3提取原料鱼排含有大量残留鱼肉，需先进行脱肉处理得到纯净的鱼骨。目前鱼排的脱肉方法主要有煮沸法、高压法、酶解法、碱法等8。表2-8 脱肉方法的比较方法煮沸40min高压酶解碱提（常温）脱肉状况脊骨黏连，上附少量肉脊骨黏连，上附少量肉无肉，少量脊骨黏连无肉，脊骨完全分离 从上表可看出，常温碱处理鱼排后，鱼肉去除效果好，所得鱼骨较纯净。 鱼骨中最主要的两种成分是蛋白质和钙。然而鱼骨中大量蛋白质的存在会影响钙的吸收，因此将两种物质分开利用，才能保证鱼骨营养的充分吸收。目前鱼骨中

7、蛋白质的提取方法主要有碱法、酶解法、酸法等4。表2-9各种提取方法的比较提取方法酸法碱法酶解法优点简单、 迅速迅速、彻底，成本低，蛋白质与钙分离程度较高反应温和，较好的保持胶原蛋白的三股螺旋结构缺点产率低，蛋白质中丝氨酸、色氨酸等被破坏含羟基和巯基的氨基酸被破坏，胶原肽键被水解水解不彻底，损失率较大，成本较高从上表可看出，碱法具有反应迅速、彻底、成本低的优点，鱼骨中蛋白质与钙分离程度较高。经多次研究，本项目采用碱式提取工艺分两步处理鱼排。第一步使用0.1mol/L氢氧化钠溶液，常温提取3h，去除鱼排中残余鱼肉，得到较纯净的鱼骨；第二步使用1mol/L氢氧化钠溶液处理第一步所得鱼骨，40提取6h

8、，分离出鱼骨中的蛋白质，同时减少钙质的流失。2.4固液分离由图2-1可知固液分离分两步进行，但两步操作接近，因而一起进行分析。上述两步所需分离的反应体系均属于非匀相物系。由于非匀相物系两相间的密度等物理特性差异较大，因此常采用机械方法进行分离。常用的机械分离设备有离心设备和过滤设备。考虑到反应体系中液体黏度、固体颗粒大小，分离效果，操作性等因素，从而采用离心设备进行混合物的固液分离。 工业上使用的离心设备主要有分离式离心机、过滤式离心机、沉降式离心机。其中分离式离心机主要用于液液分离，后两种离心机用于固液分离21；过滤式离心机鼓壁上有孔，转鼓内铺设滤布或筛网，其借助离心力实现过滤分离，但其所分

9、离的悬浮液的固相粒度较大，较细颗粒会造成离心机的堵塞。沉降式离心机鼓壁上无孔，其借助离心力实现沉降分离，对物料适应性较大，固相粒度大小不均时仍能照常分离，常用于不易过滤、易造成离心机堵塞的悬浮液的固液分离20。因为所需分离的悬浮液中存在较多细颗粒，易造成离心机堵塞，所以选用沉降式离心机进行分离。沉降式离心机常用的设备是卧式螺旋沉降卸料离心机，它具有自动、连续、单机生产能力大、操作费用低的优点，在鱼粉生产工艺中使用它可提高原料得率22，所以选择卧式螺旋沉降卸料离心机进行两次提取体系的固液分离。2.5鱼肉蛋白液与鱼骨胶原蛋白液的浓缩与干燥2.5.1浓缩食品工业中常采用浓缩除去料液中部分水分从而便于

10、后续加工、储存以及运输等。食品浓缩设备主要有膜浓缩设备、冷冻浓缩设备、蒸发浓缩设备。 膜浓缩是一种使用半透膜的分离方法，目前主要应用于高档果蔬汁、医药用品、酶制品的浓缩等，但膜操作过程中蛋白质易产生浓差极化及凝胶极化现象23。冷冻浓缩方法特别有利于热敏性食品的浓缩，但其生产成本高，对溶液浓度要求高，晶液的分离技术要求高，且加工中微生物活性得不到抑制24。蒸发浓缩按蒸发面上的压力分为常压蒸发浓缩和真空蒸发浓缩。常压浓缩操作简单方便，但蒸发温度高，能耗较大，特别是浓缩后期，溶液中许多成分易焦化、氧化，使产品质量下降23。然而真空蒸发浓缩使用相对较多，它是在218kPa的减压状态下，采用间接蒸汽加热

11、物料，使料液在低温下沸腾，使得一部分水分汽化并不断排出，从而使料液中的干物质含量提高到50%左右，从而达到浓缩的目的25。真空浓缩设备主要应用于含有热敏性成分的液体料液的浓缩，对物料有加热杀菌作用，热损失少。由于鱼肉蛋白液和鱼骨胶原蛋白液对热很敏感、易结垢、结焦、起泡沫20，所以采用真空蒸发浓缩设备对鱼肉蛋白液和鱼骨胶原蛋白液进行浓缩。真空浓缩设备主要有盘管式蒸发器、升膜式蒸发器、降膜式蒸发器等。其中盘管式蒸发器料液对流循环差，易结垢；升膜式蒸发器不适用于高黏度、易结垢的溶液24。目前较大规模的工厂一般采用双效或多效蒸发器，其中带有蒸汽喷射式热压泵的降膜式真空蒸发器使用较多26。这种类型的浓缩

12、设备是在第一效的二次蒸汽的出口管道上，安装一条引出额外蒸汽的支管，并于支管上配置热泵，通过压缩机的绝热压缩作用，或借生蒸汽的喷射作用，抽取一定的二次蒸汽，并提高其压力及温度，然后返回第一效加热室作热源用27。综合考虑各方面因素，本次工艺采用带热泵的双效降膜式蒸发器，它通过热泵技术能将低品质的二次蒸汽转化为高品质能源进行利用，使双效蒸发系统单位蒸汽能耗由0.57t/t左右降低到0.44t/t左右26-28。2.5.2干燥食品工业中料液经真空浓缩除去约70%80%的水分后，常采用喷雾干燥法制备粉粒25。喷雾干燥法具有干燥速度快，适用于热敏性物料，产品品质好的优点，所以采用喷雾干燥设备对浓缩后的鱼肉

13、蛋白液和鱼骨胶原蛋白液进行干燥制粉27。喷雾干燥设备常用有气流式、离心式、压力式三种。气流式喷雾干燥设备动力消耗最大，制备的产品不均匀；离心式喷雾干燥设备动力消耗小，但造价高，安装、保养要求高；压力式喷雾干燥设备塔径小，动力消耗最小，价格便宜24，它采用压力式雾化器，借助隔膜泵的压力，将物料雾化成细微液滴，使其表面积增大，经与热风进行充分热交换得以快速干燥，从而得到粉体或细小颗粒产品。从经济性、操作性等各方面考虑，选用压力式喷雾干燥设备制备鱼肉蛋白粉和鱼骨胶原蛋白粉。2.6浆状钙的干燥及粉碎由于食品物料种类各异，要求得到的干燥成品要求也不同，使得食品干燥设备种类繁多。干燥设备按热量传递方式分为

14、对流型、传导型、辐射型。其中传导型干燥机较适用于溶液、悬浮液和高糊状固-液混合物的干燥。最常见的传导型干燥机有真空干燥箱、带式真空干燥机和滚筒干燥机。真空干燥箱适用于固体或热敏性、氧敏性液体食品物料；带式真空干燥机主要用于液状或浆状物料，但易形成多孔状制品24；滚筒干燥机干燥速度快，热能利用经济，适用于液状、较黏稠或膏糊状物料，常用于汤粉、淀粉、婴儿食品等生产21。第二次固液分离后所得固形物为浆状钙，所以采用滚筒干燥机进行干燥。 活性钙粉加工冷却后，在包装之前需进行粉碎，否则钙粉中存在的颗粒大小不均，会影响以后的加工和质量。在鱼粉加工工艺中，包装前一般常用锤式粉碎机粉碎鱼粉中残余的鱼骨20，所

15、以采用除尘型锤式粉碎机粉碎制备活性钙粉，此种粉碎机结构简单、坚固、运转平稳、易清洗、粉碎效果良好，生产过程中无粉尘飞扬，能提高物料的利用率，降低企业成本。2.7总工艺流程图 经上述工艺论证确定各操作方法后绘制了总工艺流程图。图2-2总工艺流程图 总体来说，本项目工艺具有技术先进、经济合理、产品质量稳定等优点。3总物料衡算3.1基础数据表生产基础数据表见表3-1表3-1生产基础数据表名称数据名称数据鱼排含骨率29.00%一步提取分离损失率2.50%鱼排含肉率70.00%二步提取分离损失率2.50%鱼肉含水率70.00%鱼肉蛋白液浓缩损失率1.50%鱼骨含水率40.00%鱼骨蛋白液浓缩损失率1.50%鱼骨含蛋白率23.00%滚筒干燥损失率3.00%鱼骨含钙率12.00%鱼肉蛋白液喷雾干燥损失率2.00%活性钙粉含水率8.00%鱼骨蛋白液喷雾干燥损失率2.00%鱼肉蛋白粉含