《明胶工艺讲座》PPT课件.ppt

明胶工艺,一概念：明胶、胶原、胶原蛋白,明 胶,明胶是从动物的皮、骨中等提取获得。是动物胶精制品的统称。明胶(Gelatin)是胶原的水解产物，是一种无脂肪的高蛋白，且不含胆固醇，是一种天然营养型的食品增稠剂。明胶还是一种强有力的保护胶体，乳化力强，进入胃后能抑制牛奶、豆浆等蛋白质因胃酸作用而引起的凝聚作用，从而有利于食物消化，明胶是胶原在酸，碱，酶或者高温作用下的变性产物。没有生物性，但是与胶原一样由18种氨基酸。,胶原是可转变成明胶的物质。是动物骨、皮中最重要的蛋白质，如存在真皮结缔组织胶原纤维中的胶原，约占真皮干物质的98%。胶原（collagen）,有表达为胶原蛋白的意思，中国人把胶原蛋白称为水解胶原，这是不想把胶原和胶原蛋白混为一谈 必须是其三螺旋结构没有改变的那类蛋白质，还保留有生物学活性。60年代，常称蛋白质为朊，过去叫胶朊。（60年代，当朊废除之后）就有胶原之称。,胶 原,胶 原 蛋 白,上述胶原第一种水解产物：胶原蛋白。胶原三螺旋结构彻底松开，成了3条自由肽链，且降解成可分散的肽，其中包括小肽。因此胶原蛋白是多肽混合物。分子从几千到几十万。无生物活性。能溶于冷水，被酸分解。,胶原蛋白(Collagen)又称胶原，是由三条肽链拧成的螺旋形纤维状蛋白质。胶原蛋白是动物结缔组织重要的蛋白质，结缔组织除了含6070的水分外，胶原蛋白占了约2030，因为有高含量的胶原蛋白，结缔组织具有了一定的结构与机械力学性质，如张力强度、拉力、弹力等以达到支撑、保护的功能。胶原蛋白富含除色氨酸和半胱氨酸外的18种氨基酸，其中维持人体生长所必需的氨基酸有7种。所以胶原蛋白的营养十分丰富。,什么是肽肽(peptide)是氨基酸通过肽键彼此连结而成的小分子化合物，一般都由L型-氨基酸组成，也称多肽，是生物体内一类重要的活性物质。它们的化学结构式如图。肽是两个或两个以上的氨基酸以肽键相连的化合物。一个氨基酸不能称为肽，也不能合成肽，必须是两个或两个以上氨基酸以肽键相连的化合物。两个氨基酸以肽键相连的化合物称为二肽；三个氨基酸以肽键相连的化合物称为三肽，以此类推，三十四个氨基酸以肽键相连的化合物称为三十四肽。分子量段在5000180之间的才能称为肽。分子量段在50001000之间的称为大肽。分子量段在1000180之间的称为小肽、寡肽、低聚肽，也称为小分子活性多肽。生物学家将肽称为“氨基酸链”，将小分子活性多肽统称为“生物活性肽”。,氨基酸含氨基（NH2）又含羧基（-COOH）的有机化合物。氨基与羧基结合在同一碳原子上的称为-氨基酸。-氨基酸相互间失水形成肽键连接（见图）的化合物为蛋白质或肽。由于氨基从顺次向相邻的碳原子移动，因此被称之为-，-氨基酸等，但并不存在于蛋白质中。氨基酸是本世纪初由费歇尔等（EFisher etal）阐明的。构成一般蛋白质的有23种（半胱氨酸和胱氨酸另计），立体构型均属L-型。天然产的氨基酸的结构上都具有共同特点：即在羧基邻位碳原子上有一个氨基，因此称氨基酸。天然蛋白质是由不同的氨基酸，通过肽键结合而成的复杂高分子化合物，结构和组成,一分子氨基酸的羧基和一分子氨基酸的氨基脱水缩合形成的酰胺键，即-CO-NH-。氨基酸借肽键联结成多肽链。,明胶成分与特性,成分由动物的骨或皮中所含的胶原经部分水解制得。胶原是由 3条本身为左旋螺旋体的多肽链分子相互交联，并向一个共同轴线盘绕成的一个右旋超螺旋体。其分子量约为300000。特性亲水性好，能形成凝胶冻，溶胶和凝胶能随温度可逆转化，成膜性好，具表面活性。胶原在热水的作用下，首先是形成交联的氢键或静电性键断裂，然后是共价键的水解断裂，引起其超螺旋体的解体。这个作用称为解旋。解旋的产物就是可溶性的明胶质，是18种氨基酸排列成长链的高分子。同时必然伴随着一部分明胶质的降解。因此明胶是指制造过程的总产物。虽然它不是均一的,但在化学性质上却是确定的,平均分子量在30000左右。产品还有少量的有机和无机杂质,形状呈薄片或不规则的小颗粒，色泽为浅黄到棕黄色。,明胶的分子既没有固定的结构，又没有固定的分子量。但它们的分矛量都是简单的蛋白质分子量的整数倍，并且往往是成儿何级数系中的倍数。因此，我们所说的商品明胶，是许多明胶质的混合物，它们的分子量各不相同，自15000至250,000不等。各种成分的多少，一方面依赖一于原料的性质，另一方面也与制造的方法有关。胶原变成明胶后，不能再恢复到原先的结构。明胶在40时能无限溶解于水，而胶原则不能溶解。,特性：、药用明胶是选用动物皮、骨和筋腱，经复杂的理化处理制得的无脂肪高蛋白易被人体吸收的高级胶品。具有粘度高、冻力高、易凝冻等物理特点。外观为淡黄色至黄色细粒,应保持干燥、洁净、均匀,无夹杂物。应通过孔径4mm标准筛网。、食用明胶为淡黄色至黄色细粒,应保持干燥、洁净、均匀,无夹杂物。是由猪、牛、骡、马的皮子之角料，（其它动物皮除外）经除杂、消毒、蒸煮形成汁子，再经脱水、制造形成的胶条、胶片、粉粒状物（一般常用粉粒状胶）。应通过孔径4mm标准筛网即5目。本品含有18种氨基酸和90%的胶原蛋白,富保健美容效果,具有优良的胶体保护性、表面活性、粘稠性、成膜性、悬乳性、缓冲性、浸润性、稳定性和水易溶性。,明胶的性质,明胶的成品为无色或淡黄色的透明薄片或微粒。明胶不溶于冷水，但可缓慢吸水膨胀软化，明胶可吸收相当于其重量510倍的水。依据来源不同，明胶的物理性质也有较大的差异，其中以猪皮明胶性质较优，透明度高，可塑性强。明胶可溶于热水，形成热可逆性凝胶，它具有极其优良的物理性质，如胶冻力、亲和性、高度分散性、低粘度特性、分散稳定性、持水性。被覆性、韧性及可逆性等，因此明胶是一种重要的食品添加剂，如作为食品的胶冻剂、稳定剂。增稠剂、发泡剂。乳化剂、分散剂、澄清剂等，被广泛应用。,按品质不同：高档明胶、低档明胶、骨胶。,高档明胶:原料顶处理后经温和水解所得的较高质量明胶。高档明胶一般简称为明胶(国外称Gelatin)低档明胶:原料预处理，经温和水解提取高质量的明胶后，再升高温度提取的低质量的明胶。常见的有皮胶。骨胶:骨料预处理后，经较强烈条件提取的低质量的明胶 后两种低质明胶在国外通称为Glue,【分类】明胶按用途可分为照相、食用、药用及工业四类。(第五类皮胶),【性状】本品为淡黄色至黄色、半透明、微带光泽的粉粒或薄片；无臭；潮湿后，易为细菌分解；在水中久浸即吸水膨胀并软化，重量可增加5 10倍。本品在热水、醋酸或甘油与水的热混合液中溶解，在乙醇、氯仿或乙醚中不溶。,明胶应用,食用明胶可用于医用软硬胶囊、外科敷料、止血海棉、肉冻、食品添加剂、罐头、糖果、冰糕、火腿肠、皮冻、汽水悬浮剂、检剂、淀剂、雪糕等食品行业等、执行国家标准GB6783-94。药用明胶主要用于软硬胶囊、片剂糖衣的原材料。工业明胶主要用于胶合板、纱布、砂石、印刷、粘合剂等。,食用明胶作为一种增稠剂广泛使用于食品工业的添加如果冻、食用色素、高级软糖、冰其淋、干酷、酸奶、冷冻食品等。在化工行业主要用作粘合、乳化和高级化妆品等制作的原料。,明胶在糖果中的应用,据报道，全世界的明胶有60以上用于食品糖果工业。在糖果生产中，明胶用于生产奶糖。蛋白糖、棉花糖，果汁软糖、晶花软糖，橡皮糖等软糖。明胶具有吸水和支撑骨架的作用，明胶微粒溶于水后，能相互吸引、交织，形成叠叠层层的网状结构，并随温度下降而凝聚，使糖和水完全充塞在凝胶空隙内，使柔软的糖果能保持稳定形态，即使承受较大的荷载也不变形。明胶能控制糖结晶体变小，并防止糖浆中油水相对分离，作为乳化剂，黏合剂用于糖果制造中，可减少脆性，有利于成型，便于切割，从而防止了各类型糖果的破碎，提高成品率。,明胶在糖果中的一般加量为510。在晶花软糖中明胶用量6时效果最好，在橡皮糖中明胶的添加量为617，在牛轧糖中为016%3或更多些，在糖果粘液的浓糖浆中加量为115%9，糖味锭剂或枣子糖果的配料要求含明胶27。在糖果生产中，使用明胶较淀粉、琼脂更富有弹性韧性和透明性，特别是生产弹性充足、形态饱满的软糖、奶糖时，需要凝胶强度大的优质明胶。,药用明胶,明胶的凝胶性、固水性、粘结性和溶解性等多种特性，令明胶在医药行业有关广泛的用途，其中最主要的有硬胶囊、软胶囊、代血浆和包衣等。治疗应用在医疗上，明胶是止血剂，也是碘及矾中毒的解毒剂;它能治血友病、紫斑病及出血性紫斑病等病症。,照相明胶,明胶在胶卷生产的每一步骤都起着非常关键的作用，它既能维持感光银盐的稳定分散,以能让乳剂成熟更易于控制，同时还影响胶卷曝光和冲晒的效果。是国内照相企业主要的供应商，特别是彩胶已大量地被应用于彩色照片的制造冲印。照相明胶是明胶中的高档产品，是感光材料生产中三大重要材料之一，由于它的物理化学性能独特，至今在银盐感光材料中做为载体，还没有可以全面取代明胶的物质。照相明胶可以广泛地应用于生产各种胶片、胶卷、医用X光胶片、印刷片、相纸等感光工业中。照相明胶分为彩色感光照相明胶和黑白照相明胶。彩色感光材料生产所使用的照相明胶（简称“彩胶”），又是照相明胶中的高档次产品，它不仅具有更高的物理性能，对重金属等微量元素含量有更严格的控制要求，还具备更优良的感光性能。,彩色感光照相明胶：彩色感光材料是当今高科技精细化工的精华，目前世界上仅有极少数国家能够生产。黑白照相明胶：除用于黑白正负片、相纸、医用和工业用X光胶片外，还广泛用于报纸和书刊的印刷胶片。,注 意！（区别）,1.从广意上讲：明胶属于“胶原蛋白”，但是明胶的分子量比胶原蛋白高一些。而且明胶的肽链之间还有小量的氢键。2.从结构上讲：胶原是具有共价键连接三股肽链的蛋白质；明胶是共价主链基本上被打断，只剩次级链的蛋白质；而胶原蛋白基本上不被共价键和次级键束缚，比较自由的-肽链。,物质组成：胶原和明胶都是由18种AA，牛骨，牛皮，猪皮明胶AA十分接近。这决定了不同来源的明胶具有共性。1.胶原 AA:甘氨酸,丙氨酸,赖氨酸和羟脯氨酸,2.明胶 以上四种占明胶氨基酸67，其次谷氨酸，天冬氨酸，精氨酸20，组氨酸少量，无色氨酸。在明胶分子中还有一定量的糖，而且含量糖量与组织的种类有关。如糖类胶原的含糖量每100个AA中仅有22糖分子。其中8-9个单糖，13半乳糖，这些以多聚糖的形式结合到多肽链的羟基氨基酸残基上。,明胶生产的要点可概括为四点:,(1)明胶生产是一个复杂的化工生产过程，工序多，包括了化工生产的主要基本单元操作:物料粉碎、物料输送、萃取、过滤、蒸发、干燥。其中任何一个单元操作不慎都将影响产品的产量和质量。(2)明胶生产过程实质上是胶原发生各种变化的过程，在该过程中，由于胶原和明胶都是蛋白质，是滋生细菌的培养基，如何防止细菌的污染、灭菌，是明胶生产过程中极为重要的环节口(3)明胶生产周期一般取决于提胶前的原料处理过程。在一定期限内前处理越长越好，而提胶后，时间越短越好。(4)明胶经复杂的生产过程，会因原料的种类和鲜度、生产艺和设备、气候和环境、水质等的不同生产出不同质量的明胶。另外同一批原料在相同处理后分道提取的明胶质量也不相同。,明胶生产的原料,外为骨密质-分布在表面，致密坚硬。内为骨松质-分布在内面，骨质疏松如蜂窝。骨内含有2/3的无机物和1/3的有机物无机物为:水分、羚基磷灰石(包括钙离子、磷酸离子和轻基构成)及其它少量离子-镁、钠、氯、碳酸根等。)骨中的有机物主要是胶原和油脂并含有一定数量的非胶原蛋自质。在新鲜畜骨中含有胶原12%一16%，油脂15%和5.7%的其它非胶原蛋白质。,一、表皮层由各种形状的彼此紧贴着的许多单核细胞组成。由于很薄的表皮层由非胶原蛋白构成，在制胶上无价值。表皮层中的角蛋白具有疏水性，较胶原对化工材料处理的稳定性较高。在制胶的原料处理过程巾，往往加人碱性物质促其溶解后去之,皮肤结构,(二)真皮层,真皮层介于表皮层与皮一下层之间，其重量和厚度均.片皮料的90%以上。该层是明胶提取的主要加工对象。真皮层又分为乳失层和网状层。与表皮连接的叫乳头层与皮下层相连的叫网状层。真皮层主要是由胶原纤维、弹性纤维和网状纤维组成。它们的构造和化学组成都不相同。此外，真皮中还含有血管、汗腺、脂腺，淋巴管、神经、毛囊、肌肉、纤维间质和脂肪细胞、矿物质等非纤维成分。,(三)皮下组织层,皮下组织层不能算作真正的皮，只是皮与动物体结合的过渡皮下层是制胶的无用之物。即使有少量胶原纤维.也能提取少量的胶，但所生成的，质量差、杂质多其中所含脂肪还会妨得酸、碱、盐的渗透，影响胶液的质量、所以，在浸泡前，就应尽量将它除去。,胶原的物理化学特性,(一)酸碱对胶原的作用,胶原在酸或碱的溶液中，其分子链上的酸性基和碱性基都能与碱或酸结合。结合后，分子内和分子间的离子支联和氢键交联被打开，从而充水膨胀。如果胶原经受酸或碱长时间的作用，其分子间的交联键被破坏，胶原就能溶于水中而成明胶。这种作用称为胶解。酸、碱的胶解能力不一样，以氢氧化钡和氢氧化钙的能力最大，强酸的胶解能力又比强碱的大。,(二)盐类对胶原的作用,各种中性盐与胶原的作用都不一样，有的能使胶原脱水，有的则引起胶原膨胀。根据不同的作用一般可将盐分成三类:第一类盐:硫氰酸盐、碘化物、钡盐、钙盐、镁盐、视盐等。胶原在这些盐的任意浓度的溶液中都会产生剧烈膨胀，纤维束缩短、变粗、热变性温度(亦称收缩温度或蜷缩温度)显著降低。第二类盐;典型代表是氯化钠。胶原在这类盐的稀溶液中只轻微膨胀;当盐的浓度较大时要引起脱水作用。此时胶原的热变性温度略为升高。第三类盐:硫酸盐、硫代硫酸盐、碳酸盐等，它们能使胶原脱水，而对胶原的吸附性则小。,(三)酶对胶原的作用,一些蛋自酶可以水解胶原，例如胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋已白酶和胶原酶等(四)胶原的热变性 胶原纤维在水中，受热到一定温度，就要自行收缩(蜷曲)。收缩温度一般在6065之间。变性胶原的收缩温度一般降低(大40左右)。温度如果继续上升，则胶原被热分解。,胶原转变成明胶的过程,第一过程为热变性。该过程使得氢键或静电性键断裂.引起胶原螺旋解体，相互缠绕的链彼此松开，进入溶液，形成许多无规线团。这个过程在约40时发生。但是单靠这个热度性过程还不足以使成熟的胶原转化为明胶，因为交联的稳定因索在起作用.第二过程是共价交联的水解。胶原纤维的结构是由交联的多条去肽链组成的。其中的交联键至少断裂成明胶碎片(分子)，才能制得明胶。实际上断裂键是随机过程。由所处条件下的几率决定，与pH值及温度直接相关。,明胶生产工艺,二 明胶生产简单概述,2.1 明胶生产的原料,明胶的原料是骨头、皮和肌腱等含有生胶质的有机物,骨,牛骨为主,猪、羊骨,皮,鲜牛皮,牛块皮,生牛皮,牛剖皮,猪剖皮,干牛皮,湿羊皮,湿杂皮,重湿皮,毛猪皮,原料来源,1.农村和城市广大人民食用,2.屠宰场、肉制品企业,3.皮革厂,2.2 明胶生产方法,2 酸法,1 热处理法,4 盐碱法,5 酶法,3 碱法,2.2.1 热处理法,胶原,明胶,热水,长时间抽提,缺点：,明胶质量较差，商业价值不大,2.2.2 酸法,胶原,明胶,酸浸,水解,最适合生产：骨头、猪皮,2.2.3 盐碱法,石灰乳,浸渍原料,Na2SO4、NaOH混合液,2.2.4 酶法,胶原,酶处理,热变性,明胶,优点:生产周期短，明胶生产的发展方向,缺点:酶种的筛选和水解程度较难控制,有待于进一步摸索,胶原,明胶,石灰悬浮液,氢氧化钠溶液等,产 率性 质纯 度,好,高质量明胶,当前我国及全世界的最主要的生产方法,三 骨明胶生产,3.1 骨的化学组成,骨蛋白,水,油脂,无机物,明胶,骨油,骨,羟基磷灰石,镁 钠 氯 碳酸根等,磷酸氢钙,3.2.1 骨头的分选,最好选用大型屠宰场的牛鲜骨,杂骨,牛骨,猪骨,生骨,熟骨,3.2 骨料的处理,3.2.2 骨粒的制作,设备：,APV和Alfa Laval公司的水力脱脂生产线，其骨粒的制造主要是由粗砸机和研磨机组合进行的.,目前比较流行的骨粒分类,35rmm,510mm,1015mm,1520mm,存在的问题：,骨粒得率低，只能达到2530左右。,采用二次砸机，增加筛分和复砸可以有效提高骨粒得率,骨粒脱脂,3.2.3 提油,原因：,1.骨头中的油脂对明胶质量有很大影响，尤其是照相明胶；2.骨油是宝贵的工业原料，可制造肥皂、香脂、润滑油等，高质量还可以食用。,原则：,安全性,不破坏胶原,溶剂无害,适宜的温度和时间,过去采用溶剂提油，如苯、三氯乙烯。由于溶剂提油的不安全性对产品质量和对食用胶潜在的有害性。,目前采用水力脱脂设备：APV和 Alfa Laval公司的脱脂设备是蒸煮器和卧螺机。,蒸煮器,卧螺机,物料料水蒸汽,温度：8590,物料通过时间：612min,油水混合液,高速旋转甩出油脂,油脂含量2,3.3 骨素的处理,3.3.1 浸酸,桶温最好控制在1719,不同尺寸、骨质的骨粒浸酸时间不同,浸酸设施,1、浸酸池大料11个（两组最佳）、中料7个、小料5个计33个。2、文氏循环管503、压缩空气4、进出料管1595、进出料泵,工艺流程,浸酸1 浸酸的作用骨明胶生产中的浸酸工序是整个生产中的重要一环，它对明胶产品的质量和产率起着十分重要的影响。浸酸的主要作用是：(1)除去骨料中的无机矿物质(如,(2)打断骨料中结合牢固的共价交联键。促进一些稳定的化学键的水解，但仍然保留了它原有的高度交错相连的骨胶原结构，便于浸灰等后工序的进一步水解处理。(3)将非胶原物质(如粘蛋白和白蛋白等)部分溶解，除去核酸等抑制剂。(4)浸酸能大大提高明胶产品的粘度、冻力和透明度等理化性能。骨胶作为工业胶，由于没有进行浸酸、浸灰等工艺处理，其粘度、冻力和透明度等质量指标远比明胶产品为低。,骨素的制造,所谓骨素，指的是骨料经酸处理后，其中的矿物质几乎全部去尽后获得的物质。骨素内只要含胶原及少量粘多糖和非胶原物质。,(一)骨料的酸处理,骨料内含有80%的矿物质，主要矿物质一为磷酸钙和氟化钙、碳酸钙、磷酸镁等。盐酸与骨料的矿物质发生作用时，发生如下化学反应:Ca3(PO4)2+4HCl2CaCl2+Ca(H2PO4)2Ca3(PO4)2+6HCl3CaCl2+2H2PO4CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2CaF2+2HClCaCl2+HF,(二)骨素制取的影响因素,在制取骨素过程中，为了使矿物质去除彻底，同时减少胶原的损失，必须考虑如下因素：1温度：骨料在酸液中脱矿物质的过程，把温度控制在015之间为好，在此温度范围内脱矿物质的条件温和，胶原水解程度最低，骨素不会受到破坏。2盐酸浓度 骨料在整个浸酸过程中，加酸的浓度是变化的,浓度变化过程包括三个方面：一是物质的扩散过程，二是化学反应过程，三是放热过程、而这几个过程在骨料的脱钙过程中速度是下同的，所以在整个过程中，开始酸的浓度要低，随着骨料内矿物质含量的减少而使酸的浓度不断提高、这就是为什么在骨素制造过程中要采用逆料浸酸的原理。在浸酸过程中，必须保证有足够的酸(即合适的浓度)，否则将会发生如下反应:Ca(H2PO4)2+Ca3(PO4)24CaHPO4 所产生CaHPO4;不溶干水，会堵塞骨素的毛细孔.影响骨素的进一步处理(如浸灰)。,2 浸酸工艺的控制为了能使最终的明胶产品获得优良的理化指标，在浸酸中如何获得品质优良的是十分重要的，这就必须认真做好如下浸酸工艺的精确控制。21 投入浸酸的骨粒应符合一定的尺寸规格由于固液之间的化学反应速度与接触面积的大小成正比，一定重量的骨粒，其粒径小则表面积大，故投入浸酸的骨粒粒径不可过大，粒径过大，反应速度变慢，骨粒芯部的无机矿物质很难被HCI溶解，致使浸酸时间延长，,对胶原蛋白的破坏过大，导致明胶产品的质量和得率也随之降低。故曾经采用过的大骨料和整块骨料浸酸是不可取的。22 浸酸前骨粒的预处理(尤其在夏季投料生产时)为了得到干净和冷却的骨粒。应先对投人浸酸桶人的骨粒加人81O的冷水(那怕加入l5的地下水也好)，对骨粒进行05一lh的浸泡，然后使骨粒降温、清洗，并排掉洗水。,23 选择浓度合适的HCI溶液进行浸酸 由于浸酸过程中脱除骨料中的无机矿物质的反应速度与HC1浓度成正比。但又考 到HC1浓度过高时会造成胶原蛋白破坏过大，甚至会溶解出部分胶原，造成产品质量和产率的下降，所以选择合适浓度的HCI溶液是非常必要的。在浸酸期间，若能保持溶液的温度为17一19，则选择HC1浓度为45最为适宜。若在无条件控制溶液温度时，建议按照不同季节的气温条件来配制如下的HC1浓度：(1)夏季为4.；(2)春秋季为4.0 4.5；(3)冬季为45一5O。当然，与此同时，还需考虑浸酸骨粒的粒径大小。粒径小的骨粒，HC1浓度可稀些；粒径大的骨粒，HC1浓度可高些。,24 严格控制HCl溶液的温度 浸酸时溶解骨粒中的无机矿物质的反应是放热反应，温度升高反应加快，但温度过高又会引起骨素中的胶原蛋白部分溶解，甚至霉烂变质，导致最终产品质量和产率的下降。为了达到浸酸整个反应过程中的温度为17一l9oC(最高不超过21oC)，则在配制45HCI溶液时，一般采用56C的冷水对HCI作稀释（夏季），稀释过程也是放热过程，配好的HCI溶液一般为812，这样在动态浸酸的过程中，其反应温度一般不会超过2O，达到了良好的浸酸效果。当然，配制好的45HCI溶液的温度还应与周围环境的气温有关。,25 控制好适当的酸液流量在动态浸酸的过程中，控制酸液的流量则可以控制浸酸过程的反应速度，从而达到控制骨素的浸酸成熟期和排放母液(钙水)的HCI含量。一般情况下，酸液流量可选择为350400IJth(即每吨骨粒每小时通过的45HCI的量以350400L为宜)。当然，在整个浸酸过程中，盐酸液面应以高出骨粒表面2030mm为宜。,26 控制好排放母液(钙水)中HCI的含量若排放母液中的HCI含量过低(如pH3则会产生CaHP04沉淀。Ca(H2P04)：+()2 4CaHPo。该沉淀物容易附着在骨粒表面，堵塞骨粒表面效果，况且所排出的母液中HCI含量过低，也会降低副产品CAIHPO4的回收得率。若母液中HCI浓度过高，则不但浪费HCI，而且容易导致骨素毛烂，还会使母液中CaCl,含量增多，使回收母液中的CaHP04产率同样降低。这是由于伴随出现下述副反应的缘故。CaHPO,+2HCI+CaCl2+H3 P04 所以，母液中的HCI的含量以控制在O2 04为宜,最佳为0.36%。,27 控制好适当的浸酸平稳期浸酸平稳期表示在浸酸过程中，HCI已基本除去骨粒内部的无机矿物质，此时溶液中HCI浓度保持不变，骨素浸泡在维持不变的HCI浓度溶液中的时间称为“浸酸平稳期”。浸酸平稳期的长短对骨素的质量，尤其是对最终产品明胶的质量影响很大，它可以控制骨素内部共价交联建被切断的程度，为后工序浸灰工序对骨胶原的进一步水解打下良好的基础。,一般来说，适当延长浸酸平稳期，可以大大缩短骨素的浸灰成熟期，提高产品质量，缩短整个明胶生产周期，其效果是非常显著的。浸酸平稳期一般控制为2472h(即l一3d)，平稳期的控制要根据骨粒的大小及生产何种明胶而有所变化。骨粒小则平稳期可短，骨粒大则平稳期要长。生产照相胶时平稳期要长，食用胶则可缩短。假如无法控制浸酸溶液的温度，则温度高时(如夏季)平稳期要短些(如2432h)，反之若温度低(如冬季)，则平稳期可适当延长些(如7280h)。这些都可以根据实际情况的变化作灵活的调整。,28 浸酸完毕后的水洗处理浸酸结束排放母液(钙水)后，一般要对骨素水洗23次，直到水洗水中的残余HC1含量01。这些水洗水可回收用作配制45HC1溶液供浸酸之用。检验骨素浸酸是否完成或浸酸结果的好坏，可凭如下直觉的经验作定性判断：浸酸结束的骨素应有弹性，易弯曲，呈半透明状，容易用刀片切断，无“硬心”，表面光滑，不起纤维丛毛，不腐烂。若用定量的方法来检测，则采取有代表性的骨素样品，经水洗干净，于6ocI=的恒温箱中干燥到恒重后，称取20g佯品放于已称重的坩埚中，然后把坩埚置于电炉或本生灯的火焰上进行灰化，再转入600的马弗炉中灼烧，作骨素灰分的含量测定，其灰分含量应小于4。但确定骨素浸酸结束与否和判断其质量的好坏，还是要在实际生产中对每一池的骨素作平稳期的测定为宜。这就要求对每一池的浸酸液每隔4h取样测定一次HC1的含量，描绘出HC1浓度与时间的曲线图，从而计算出浸酸平稳期，以此作为判断的主要依据。通过每池浓度变化的测量，绘制出浸酸的曲线图和梯度图。,需要注意的几个问题：,（1）、酸与骨反应中的现象：a、a（H2P4）2多的时候，说明反应良好，对骨素的质量有好处。、CaHP4的产生，是缺酸造成的，易堵堵塞骨素的细孔，造成细菌的繁殖。、H3P4的产生是用酸过猛的现象，易使骨素毛烂。(2)、浸酸速度与骨块大小，酸的浓度及温度的关系。骨料越大，接触酸液的表面积越少，浸酸速度慢，反之则快。酸的浓度与室温高，则浸酸速度快，反之则慢，但酸浓度和室温过高，则易造成骨素毛烂的现象。所以在没有空调的情况下，要根据气候情况配成一定浓度的稀酸液，既可保证浸酸速度，又可避免骨素的毛烂现象出现。,（3）骨料与逆流循环法的关系。浸酸逆流循环法可以使骨料在浸酸过程中逐步吃酸。酸在骨料中逐步渗透，而骨料中的钙盐逐步向外扩散，达到骨料顺利脱矿物质的目的，同时逆流浸酸有利于酸溶性微量杂质向酸液中扩散。a、新骨料下池不能吃新酸，如吃新酸反应过剧，产生的反应热较高，易破坏骨素的纤维，易使表面膨胀，内部矿物质扩散不出来，造成骨素毛烂和生块。、骨素需吃新酸，因新酸的氯化钙含量少，蛋白质不易破坏，矿物质易从内部向外扩散，能够加快浸酸速度，保证骨素质量。、刚开工的第一个浸酸池，新骨料必须吃新酸，可配成12%含酸量的酸液向前循环，逐步达到所需要的酸度。,（4）、浸酸与空气鼓动的关系：a、能使骨料与酸反应均匀地进行。、能使骨料与酸的反应所产生的热量和气体扩散出去。、能使骨料周围饱和钙盐冲淡，加速矿物质的扩散。、在夏季起通风降温的作用，可助散热。总之，要使浸酸速度加快，操作人员要做到“三勤”“勤观察、勤鼓动、勤循环”,（5）、骨素与退酸的关系：最终骨素带有强酸，如盐酸、磷酸等，如不进行水洗，盐酸与氢氧化钙作用能产生大量的氯化钙；磷酸与氢氧化钙作用能生成不溶性的磷酸钙和磷酸氢钙，易堵塞毛孔，对浸灰很是不利，同时酸度过大对消耗石灰量也大，在经济上会受到损失，所以说骨素的退酸水洗在明胶生产中是很重要的。,（7）浸酸完成后的骨胶原应立即进行洗酸：因为拖延洗酸时间等于在延长浸酸时间。（8）对于猪骨粒来说,浓度还是应该降到4%以下为好。（9）浸酸水洗时尽量将油洗净，避免油脂进入浸灰工序堵塞毛孔，对浸灰很是不利。,(三)酸液的循环 如上所述，骨料的浸酸过程包括扩散过程，必须加强酸液的循环，促使酸进人骨料内部和生成的CaH2PO4;从骨料内部溶出.(四)骨料的分类 不同部位和畜种的骨料的组织结构是不同的，其脱去骨料中的矿物质的条件也不同，骨料不经严格分类而进行浸酸，势必造成紧密组织的骨料脱可物质不彻底，而组织疏松的骨料水解非常厉害。这将严重影响骨素的质量。(五)时间 不同种类和部位的骨料浸酸脱去矿物质的时间是不同的，而且时间还与浸酸温度、浓度,骨料大小有关。所以必须加强浸酸过程的检验，以达到脱除矿物质彻底而又不使胶原发生水解的浸酸时间为宜,二、浸灰,浸灰前的预处理,设备容器最好有搅拌装置,物料,03 07的NaOH，,01 02的H2O2,24h彻底搅拌一次,35遍彻底清洗,大于4浓度的石灰乳浸泡10h,每隔3h搅拌20min,浸灰,浸灰前进行预处理的目的是为了骨胶原能从酸性快速转变为碱性,防止细菌在中性区的繁殖;同时进一步皂化骨胶原中的油脂;还可以对骨胶原进行漂白和杀菌;以及对转型漂白的骨素进行彻底的清洗。NaOH 和H2O2的使用量应根据骨粒的种类、型号而有所区别,但不能过多。加入量太大会导致骨胶原受损,影响明胶的凝冻强度和金值。0.3%0.7%浓度的NaOH 和0.1%0.2%浓度的H2O2能适应所有类别的骨胶原的预处理过程,处理时间也不宜过长,并在24h 彻底搅拌一次,最后要进行35 遍彻底的清洗,才能加入大于4%浓度的石灰乳,在石灰乳内浸泡10h 里,每隔3h 搅拌20min。,3.3.4 浸灰,骨胶原会通过碱水解,原因:,目的:,用料:,溶解和去除骨素中的非胶原蛋白、多糖等,进一步皂化骨素中的油脂,+,石灰乳,弱碱性,净化骨胶原，提高明胶的纯度,浸灰重点：,1.浸灰池略深；,2.石灰乳应预先,3.石灰乳的浓度应先浓后淡,4.石灰乳的配制温度和室内温度有工艺要求,5 浸灰的翻池间隔时间,6 在浸灰30d左右时，换灰前彻底洗涤一次骨素很有必要,易保持温度,开始间隔短逐渐延长,熟化510天,(3)浸灰,1浸灰过程是骨素用碱去除杂蛋白的过程。2 浸灰能疏松胶阮的组织，使之在熬点时，水能够深入到原料块中的每一根纤维，即使温度较低，也能使胶阮水解为明胶。原料在浸灰过程中的这种膨胀及疏松程度对于明胶质量有着重大的意义。3在溶解有机物质和皂化脂肪的同时。石灰乳能使带毛的原料如皮)很好地脱毛、这有利于从生胶质中抽出明胶阮。4原料中缩氨酸的小片也有溶解作用，使开始抽提的明胶中含有小量低分子量的物质，因而头道胶水的粘度一般不是最高。5骨素浸灰还有消毒、抑制细菌和漂白作用。6为防止灰乳沉淀，在浸灰过程中必须用压缩空气定时翻动，换灰时进行水洗以除去废石灰乳和溶人的杂蛋白。,1、基本原理 用石灰悬浮液，氢氧化钠溶液等预处理含有胶原的原料来生产明胶的方法称为碱法。用碱法处理原料能够和产出高质量的明胶。用石灰乳处理骨蛋白质或经过洗涤的皮，在明胶制造上称为浸灰。浸灰是在石灰乳的浓度保持饱和状态中进行的。石灰乳是Ca（H）2的不溶性颗粒在溶液中形成的悬浮液，是一种弱碱，它对生胶质的作用不会引起生胶质的水解。石灰乳的优越性在于它能按照Ca（H）2在溶液中的消耗程度，由悬浮颗粒不断补充，因此在全部浸灰时间里，灰池始终可以保持固定的碱性，骨素在石灰乳中起着化学反应，石灰乳的功效不仅仅是其碱性，并且也与Ca+离子的作用有关，使骨素中的蛋白纤维膨胀、疏松、皂化脂肪、溶解并去掉碱溶性的蛋白质，如弹性朊、白朊、血球朊、粘朊、角质蛋白、黑蛋白等，生成可溶性的物质，随废液除去。不溶性物质，在抽胶后成为残渣留下。若浸灰不足，杂质就会在煮胶时浸入胶质，使胶的色泽昏暗，透明度下降，胶的理化性能下降，特别是严重地影响明胶的照相性能，过度的浸灰会导致生胶质主要价键的破裂，而影响明胶的质量。此外，骨素浸灰时，生胶质纤维结构发生变化，质点间的共价联系显著减弱，煮胶时易于彻底断裂，这样就可以使生胶质的受热时间缩短，在较低温度下得到高级明胶。,为防止石灰悬浮体沉淀，在浸灰过程中，必须用压缩空气进行定时鼓动，换灰时进行水洗。在浸灰过程中，含胱氨酸和半胱氨酸的胶原经降解后生成硫化物，能使照相明胶的乳剂成熟时间加快，灰雾增大，因此要得惰性照相明胶，必须在浸灰的后一阶段加强水洗。石灰乳在浸灰期间，还可以起到消毒、杀菌（可把抗酸菌杀死，把骨素里含芽胞细菌杀死）和漂白作用。浸灰时间过长，会导致胶质主要价键的破裂，鼓池时易形成大量的泡沫，造成石灰乳不易沉淀，呈乳白色而浑浊不清，影响明胶的质量。因此，骨素浸灰时间一般冬天为5055天，春秋为3540天。,若浸灰不足，杂质就会在熬胶时进人胶液，严重地影响明胶的理化性能;过度地浸灰，导致胶阮主价键断裂，影响明胶的产率和质量;适当的浸灰，使胶肮纤维结构适度变性，胶阮分子内交联显著减少减弱，熬胶时易断裂发生明胶化而进入溶液，这样就可以使胶肮受热时间缩短，在较低的提胶温度下得到优质明胶。浸灰时间过长会使胶阮降解而溶人水中、在用压缩空气翻池时易形成大量泡木、致使灰乳不易沉淀，吃乳白色浑浊不清，会影响明胶的质量。,骨素浸灰前必须水洗以除去浸酸脱矿带来的残酸，减少石灰乳的消耗。第一次加灰用淡灰液进行浸泡，若直接用浓灰乳浸泡会因作用过剧，易生成不溶性钙盐而堵塞骨素的毛细孔，给以后的浸灰带来困难。浸灰速度与气候有关，气温越高，反应越快，随时调整石灰乳的浓度以保证浸灰骨素的质量。,石灰乳是弱碱性的,骨胶原会通过碱水解,慢慢地打断胶原分子的共价交联键,并且也可使主肽链发生水解而断裂。由于骨素在浸灰中的充分膨胀,分子间交联键断裂,致使骨素的收缩温度降到了45 左右。在此过程中,不断消耗的氢氧根会由石灰乳中的氢氧化钙不断游离出来而给予补充。由于碱性较弱的氢氧化钙溶液对骨胶原的水解过程相对缓慢,所以容易被人们控制。浸灰处理骨素的另一个目的是溶解和去除骨素中的非胶原蛋白、多糖等有机杂质,进一步皂化骨素中的油脂,净化骨胶原,提高明胶的纯度。,工艺过程、工艺条件：浸灰过程的温度应控制在1518范围进行。（超过18，抗碱性的细菌容易繁殖）。骨素色泽洁白，体积略有膨大，不毛不烂，有弹性，等电点PH值4.75.0。（2）、工艺简要a、浸灰预处理工艺。、退酸水洗至骨素PH、按骨粒重量的0.5%，加入NaH配制的溶液，溶液以能搅拌为准，每小时搅拌一次，反应12小时，后放掉残液。、按骨粒重量的0.5%，分别同时加入NaH和H22（浓度为30%），反应24小时后放掉残液，在反应过程中每小时搅拌一次。、在加双氧水和NaH后应根据颗粒色泽变化情况延长或缩短反应时间。、浸灰工艺 将骨素置于浸灰池内，按气温高低加入适当浓度的石灰乳，搅拌均匀。整个浸灰进程应多次换灰，第一次换灰和第二次换灰时间，根据灰池情况灰发黄要立即更换。以后每次换灰时间均为68天，如果有特殊情况应及时换灰。每次换灰时，应先用压缩空气将池内的泛灰鼓动起来，在不断鼓动的情况下，将大量的泛灰放掉，灰放完后，将骨素水洗34遍，再打入新灰。在骨素浸灰过程中，要认真做好鼓池工作，鼓池要鼓透、鼓彻底、每池每次鼓动时间不应少于5分钟，每班鼓动不应少于2次,、浸灰工艺 将骨素置于浸灰池内，按气温高低加入适当浓度的石灰乳，搅拌均匀。整个浸灰进程应多次换灰，第一次换灰和第二次换灰时间，根据灰池情况灰发黄要立即更换。以后每次换灰时间均为68天，如果有特殊情况应及时换灰。每次换灰时，应先用压缩空气将池内的泛灰鼓动起来，在不断鼓动的情况下，将大量的泛灰放掉，灰放完后，将骨素水洗34遍，再打入新灰。在骨素浸灰过程中，要认真做好鼓池工作，鼓池要鼓透、鼓彻底、每池每次鼓动时间不应少于5分钟，每班鼓动不应少于2次、出池：（装中和搅拌机）按照指定的浸灰池号，将浸好灰的骨素装搅拌机。应在压缩机充分鼓动的情况下水洗34次，洗去大量的陈灰，然后装入中和搅拌机。,为了达到上述目的,在漫长的浸灰时间里,需要注意的事情很多。首先是浸灰池的选择,浸灰池应略深一些,这样容易保持温度;浸灰用的石灰乳应是经过510d 熟化期熟化的;浸灰石灰乳的浓度应该是先浓后淡;池温是最重要的参数,要对石灰乳的配制温度和室内温度有工艺要求,任意地随季节的变化而导致池温变化都不利于浸灰过程,所以浸灰车间应有温度调控设备。过高的池温还会出现溶胶现象。定期地充分搅拌会帮助骨素处理的均匀。浸灰开始阶段的翻池间隔时间应短些;随着浸灰时间逐渐延长,翻池的间隔时间也要延长。浸灰时间的长短是受浸酸“平稳期”的影响的,同时还受浸酸温度的影响。前面已经讲过,浸灰时间的影响因素还包括骨素的尺寸和种类;浸灰前预处理的加碱量;浸灰过程池内的温度和产品明胶的用途。随着浸灰时间的延长,骨素表面和内部的孔隙会被石灰微颗粒堵塞。在浸灰30d 左右时,换灰前彻底洗涤一次骨素很有必要。浸灰时间,对于牛骨素来说,控制在6090d 是比较合适的。当然,生产照相胶时,浸灰时间还要再长些。完成浸灰的骨素质量的重现性是明胶生产质量稳定性的重要基础。要达到这一目标,需要工艺人员、生产工艺人员严格贯彻执行工艺操作规程,尤其是从浸酸开始的温度控制。对于快要出池的骨素,取样做模拟提胶试验,观察、记录在一定的时间内提胶浓度的变化,绘制曲线来判断是否达到浸灰终点。这一做法,既科学,又准确,并可为提胶提供技术数据。,浸灰出池判断,1、根据经验判断。根据溶性值和经验有效结合判断出池,3、化灰,（1）、原料：石灰、色泽灰白色、块状；Ca含量应在85%以上。（2）、产品：经旋液分离的氢氧化钙，呈悬浮液体，色泽白色，比重符合要求，无大块颗粒及肉眼可见的灰黑色杂质，灰乳温度不超过25。（3