年產1 000 kg牡蠣多糖車間設計初探

王炫文++石璇++佟長青++李偉

摘要：隨著牡蠣養殖產量的迅速增加，對牡蠣資源進行高值化開發利用已經成為推動牡蠣產業發展的重要手段。牡蠣多糖是牡蠣中重要的活性物質，它可以作為保健食品及藥品來進行開發利用，是有價值的牡蠣深加工產品，因此有必要對牡蠣多糖進行產業化開發利用。為了實現這一目標，需要設計合理可行的生產工藝。本文以太平洋牡蠣為原料，摒棄傳統醇沉提取多糖的工藝方法，而只采用熱水浸提、等電點沉淀及膜分離法相結合進行牡蠣多糖的提取分離，并對牡蠣多糖生產車間設計中出現的問題提出了有效的解決方案。

關鍵詞：牡蠣多糖；車間設計；生產工藝

牡蠣是我國的重要經濟養殖貝類之一。牡蠣含有豐富的營養物質，其干品中的蛋白質約占45%～57%，脂肪約占7%～11%，總糖約占19%～38%。牡蠣中的多糖具有促進細胞的新陳代謝、改善心臟、肝臟及血液循環的功能[1]。目前，我國每年牡蠣產量已居世界首位。2012年、2013年以及2014年我國牡蠣產量分別為394.9、4218及435.2萬t[2]。可以看出，我國的牡蠣養殖規模呈現逐年增長的趨勢。這為牡蠣的深加工提供了堅實的物質基礎。

但到目前為止，以牡蠣中重要的活性成分牡蠣多糖為主要原料的保健食品還沒有出現。這一方面是由于產品的名稱存在是否合乎相關法規的問題，另一方面是牡蠣多糖的生產工藝存在是否適于大規模生產的問題。貝類多糖的規模化制備的研究報道極少，也未見貝類多糖相關的產品技術標準。僅有學者在鮑魚多糖的規模化生產上進行了嘗試[3]，但沒有形成真正的規模化生產，主要原因是其生產工藝復雜，同時需要大量使用乙醇。多糖醇沉技術在經濟性和安全性方面限制了貝類多糖產業的發展[4]。目前貝類多糖產業化制備方面嚴重缺乏具有實用性的安全的關鍵技術。因此，選擇合適的生產工藝對牡蠣多糖進行制備，是牡蠣精深加工的重要的一個方面，同時也可促進貝類精深加工的發展。本文以太平洋牡蠣為原料，摒棄傳統醇沉提取多糖的工藝方法，而只采用熱水浸提、等電點沉淀及膜分離法[5]相結合進行牡蠣多糖的提取分離，在這些實際實驗數據及操作過程基礎上，進行了1 000 kg/a的牡蠣多糖生產車間初步設計。

1工藝流程

牡蠣預處理→勻漿→熱水浸提→過濾→等電點沉淀→離心→上清液超濾濃縮→噴霧干燥→牡蠣多糖粉末→包裝

2工藝分析及主要設備選型

2.1原料的選擇

太平洋牡蠣在大連長興農貿市場購得。

2.2牡蠣預處理

新鮮去殼牡蠣清洗，去除內臟。

2.3勻漿

將洗凈的新鮮牡蠣放入勻漿機進行勻漿。

2.4熱水浸提

對牡蠣提取液制備的工藝流程進行了條件優化，在熱水浸提過程的單因素實驗考察了提取溫度、提取時間、提取次數及料液比對牡蠣多糖提取率的影響，確定熱水浸提過程的最適條件為：提取溫度90 ℃，提取時間5 h，提取次數4次，料液比為1∶20。

2.5過濾

用紗布初步過濾掉不可溶性固形物。

2.6等電點沉淀

等電點沉淀蛋白質的過程，分析了不同pH值（4.5、4.7、4.9、5.1及5.3）條件下沉淀蛋白質后牡蠣液中的總糖含量及蛋白含量，以總糖含量較高蛋白含量較低為指標最終確定最適pH值為5.1。

2.7離心

離心前將溶液pH調至7.0，選擇流量為15 m3/h，轉速為3 500 r/min的離心機進行離心。

2.8上清液超濾濃縮

選擇截留分子量10 kDa的中空纖維聚砜膜分離牡蠣多糖，膜通量較好。試驗結果表明，采用超濾膜分離時料液pH 7.0、料溫30 ℃、壓力為0.04 MPa為膜分離優化最佳工藝條件。

2.9噴霧干燥

選擇蒸發能力為5 L/h的噴霧干燥機進行噴霧干燥。

2.10牡蠣多糖粉末

對牡蠣多糖粉末進行質量檢測。

2.11包裝

采用真空包裝，每袋100 g。

2.12主要設備配套及選型要求

3生產車間設計探討

3.1牡蠣多糖生產車間平面布置原則

按照實際的生產工藝要求布置生產車間，車間與倉庫的距離不能太遠，防止原料運輸不便；

牡蠣多糖生產車間布置需合理，設備排列需緊湊、美觀，節省投資的同時要保證操作維修方便；

貨物運輸與人員通行需要有各自的線路，防止不必要的交叉污染；

牡蠣多糖生產車間布置要滿足食品工廠的基本要求。

牡蠣多糖生產車間平面布置示意圖如圖1。

1.臥式冷柜；2.解凍機；3.斬拌機；4.夾層鍋；5、7.離心機；8.超濾膜組件；9.濃縮罐；10.噴霧干燥機；11.粉末包裝機；12.噴碼機

技術要求：1.機器按圖示流程進行放置；2.單位均為：mm圖1牡蠣多糖生產車間平面布置示意圖

3.2建筑問題

本項目的主要原材料為新鮮的牡蠣，為了防止牡蠣腐敗變質，生產車間需選址在牡蠣資源充足的地方，這樣不僅可以保證牡蠣的質量，同時會很大程度上縮減運輸費用，節約成本。

牡蠣多糖生產車間的地址需要具備適宜的氣溫、濕度、降水量等，空氣清新，車間附近不得有垃圾站、污水處理站以及大氣污染等。遠離鐵路、機場、礦物工廠等容易產生灰塵和有害氣體的地方，并遠離居民區、公共生活場所，以免對居民的生活產生影響，進而引發一系列不必要的糾紛。

牡蠣多糖生產車間所在地需要有充足的燃料動力和豐富的水資源，保證生產環節有序平穩地進行。牡蠣多糖生產車間需配備中型冷庫，方便原料的儲存。由于牡蠣處理過程中會有大量的廢棄物需要處理，所以排污設施必須齊全，保證不會對環境造成污染。而且牡蠣預處理的過程需要人工去除牡蠣內臟，所以充足的人力資源是保證生產的重要前提。

3.3物料衡算

物料衡算主要包括所需牡蠣原料、鹽酸等原輔料和包裝材料的計算。通過物料衡算，可以確定各種主要物料的采購運輸量和倉庫儲備量，并對生產過程中所需的設備和勞動力定員的需要量提供計算依據。因此，物料衡算在工藝設計中是一項重要的工作，通過物料衡算，選擇規格合適的設備，進行車間布置，對勞動力進行合理安排，同時為經濟技術分析提供可靠保障。生產牡蠣多糖的主要原料是新鮮去殼的太平洋牡蠣，輔料為胰蛋白酶，生產過程中會用到鹽酸及氫氧化鈉。包裝材料為塑料包裝袋。

3.4牡蠣多糖年產量

根據提取實驗數據可知，牡蠣肉占牡蠣總重（濕重）的73%，牡蠣多糖的平均得率占牡蠣肉的0.8%，所以年產量為1 t時，年消耗牡蠣肉125 t，則年消耗牡蠣171 t，全年實際生產天數按200天計，則每天需加工牡蠣855 kg，故牡蠣多糖班產量5.0 kg，每天1班，每班工作10 h。

3.5生產原輔料

本設計物料衡算以班產量計算。年產1 000 kg牡蠣多糖，每年實際生產天數按照200 d計算，可確定日產5.0 kg，每日1班，即班產為50 kg。

每班需要牡蠣855 kg，去內臟得牡蠣肉625 kg。

輔料（試劑）消耗量：

調節pH的鹽酸，30 kg牡蠣需要鹽酸10 mL，則每班需要的鹽酸285 mL，則每年需要鹽酸為57 L。

根據牡蠣液提取正交結果及實際生產中節約用水的前提下，選擇料液比為1∶10計，故每班熱水浸提消耗的飲用水為：625 kg×10=6 250 kg=6.25 t

3.6牡蠣多糖包裝材料

包裝袋的損耗量一般為0.1%。每袋裝牡蠣多糖100 g，因此每班包裝袋的數量為：

N=（5 kg/100 g）×（1+0.1%）=50個包裝袋

3.7水電估計

在車間設計時，合理準確的估算水、電、汽十分重要，既要滿足生產的需求，也要符合衛生的要求，確保數據可靠，為經濟技術分析提供依據。

3.7.1用水量估計

生產車間用水主要是熱水提取、噴霧干燥、設備清洗等。

熱水提取：每班的加水量為6.25 t，則每年熱水提取加水量W1=1 250 t。

設備清洗：每班清洗設備用水量800 L，則每年設備清洗用水量為W2=160 t。

生活用水：生活用水主要包括洗手間用水、飲用水及清洗地坪用水，每班生活用水量約為W3=30 L，則每年生活用水量W3=6 t

4結論

本文以太平洋牡蠣為原料，采用熱水浸提、等電點沉淀及膜分離法相結合進行牡蠣多糖的提取分離，進行了年產1 000 kg牡蠣多糖生產車間設計，主要內容包括車間平面設計；物料衡算；設備選型；水、電估算；組織管理與勞動定員及經濟技術分析。針對牡蠣多糖的產品制定了相應的食品安全企業標準并成功進行備案。項目選址符合國家政策，周邊環境良好，基礎設施完善。交通便利，有利于原料的采買和產品的外銷，基地建設嚴格依照HACCP體系和IS9001體系，全面實施QS食品質量安全市場準入機制，確保了產品的安全性。本項目建成后不僅可以為項目承擔企業帶來良好的經濟效益，更為牡蠣多糖產業化提供了新思路。

參考文獻：

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王剛.苗艷麗.牡蠣的養殖、開發和利用[J].特種經濟動植物， 2002（10）： 15-16

[2] 農業部漁業漁政管理局.中國漁業統計年鑒[M].北京：中國農業出版社， 2015

[3] 趙二永.分子篩變溫變壓吸附技術生產無水乙醇工藝探討[J].釀酒科技， 2013（4）： 71-73

[4] 張月紅，姜波，劉長建，等.鮑魚多糖提取工藝的研究[J].中央民族大學學報（自然科學版），2011（03）：20-23

[5] 宋偉杰，王星麗，翟亮，等.膜分離技術在食用菌多糖分離純化中的應用研究進展[J].食用菌，2015（06）：1-5