一种采用南非极大昆布工业化生产褐藻酸钠的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于海藻化工的技术领域，具体的涉及一种采用南非极大昆布工业化生产 褐藻酸钠的方法。
【背景技术】
[0002] 长期以来，中国褐藻酸钠生产以人工养殖海带为主要原料。近几年来，由于海带在 食品和海参饵料市场的迅速发展，导致海带价格飞涨，已由几年前的4000?4500元/吨猛 涨至5500?6000元/吨，于是国内褐藻酸钠生产厂开始开拓新的原料市场，自南美大量采 购巨藻，结果又导致南美巨藻价格飞涨，巨藻价格已由2011年的700美元/吨猛涨至现在 的1600美元/吨。
[0003] 由于海带、泡叶藻、巨藻等大多都是藻体组织较松驰，纤维质少，外表颜色较浅，糖 胶不多的原藻，而具备这些特征的原藻有利于褐藻酸钠的提取，因此现有技术中工业化生 产褐藻酸钠的原料集中在海带、巨藻、泡叶藻、马尾藻这四大类原藻。CN101585890发明专利 申请"一种采用巨藻制备海藻酸钠的方法"，公开了一种生产褐藻酸钠的方法，其原料为巨 藻，产品为液相褐藻酸钠。CN102060938B发明专利申请"一种褐藻综合利用提取褐藻胶的 方法"，公开了一种生产褐藻胶的方法，其原料为海带、巨藻、马尾藻、泡叶藻中的至少一种， 产品为褐藻胶(指褐藻酸的钠盐、钾盐、钙盐、镁盐等)。
[0004] 综上所述，在高原料成本的海带和巨藻之外，寻找适合的原料及针对该原料相应 的生产工艺来降低生产成本便成为褐藻酸钠生产行业的重要课题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对目前生产褐藻酸钠的海藻化工原料短缺，价格不断上涨引 发生产成本大幅度上升的问题，而提供一种采用南非极大昆布工业化生产褐藻酸钠的方 法。
[0006]本发明的技术方案为：一种米用南非极大昆布工业化生产褐藻酸钠的方法，包括 以下步骤： (1) 原料处理：对南非极大昆布进行三次浸泡洗涤；其中所述三次浸泡洗涤依次分别 采用甲醒、甲醒和液碱； (2) 消化提取：以纯碱浓度作为控制参数；采取梯度补水并提高消化温度；采用DCS控 制系统控制消化提取过程； (3) 分离去杂：采用了三级分离和蝶片式离心分离去除杂质； (4) 钙化脱钙：采用离子循环法； (5) 二级脱水：首先经过单杆螺旋进行一级脱水，然后经过双杆螺旋进行二级脱水； (6) 定量中和：中和所用纯碱的重量为褐藻酸重量的8%?8. 5% ; (7) 烘干磨粉包装。
[0007]所得的褐藻酸钠为固相。
[0008]所述步骤（1)中三次浸泡洗涤具体为：a.第一次浸泡洗涤：采用甲醛处理；首先 将南非极大昆布均匀入一级池后，然后加入南非极大昆布干重4倍的自来水以及南非极大 昆布干重7. 5%的甲醛溶液，其中甲醛溶液的质量分数为36. 5% ;最后开启罗茨风机，混合均 匀后浸泡24小时；控制浸泡过程中池内甲醒溶液的浓度在0. 6?0. 8%之间； b. 第二次浸泡洗涤：采用甲醛处理；在第一次浸泡洗涤24小时后，首先将南非极大昆 布用 泵经一级洗涤绞笼洗涤后，送入二级池内，然后在二级池内加入南非极大昆布干重4 倍的自 来水以及南非极大昆布干重7. 5%的甲醛溶液，其中甲醛溶液的质量分数为36. 5% ;混 合均匀后浸泡22小时；控制浸泡过程中池内甲醒溶液的浓度在0. 6?0. 8%之间； c. 第三次浸泡洗涤：采用液碱处理；在第二次浸泡洗涤22小时后，首先将南非极大昆 布用 泵经二级洗涤绞笼洗涤后，送入三级池内，然后在三级池内加入南非极大昆布干重4 倍的自 来水和以及南非极大昆布干重1. 25%的液碱，其中液碱中氢氧化钠的质量分数为32%， 控制 三级池内氢氧化钠浓度在0. 1% ;最后开启罗茨风机混合均匀，浸泡1小时；1小时后将 南非 极大昆布用泵经三级洗涤绞笼洗涤后，经压磨机将南非极大昆布磨碎后入焖锅内。 [0009] 所述步骤（2)消化提取具体为：首先在焖锅内加入纯碱溶液，纯碱溶液的加入量 为南非极大昆布干重的10倍，其中纯碱溶液的质量分数为3. 0% ;纯碱溶液的温度控制在 70°C;然后进行搅拌15分钟后焖锅；在2小时后一边开启搅拌，一边再次补入南非极大昆布 干重10倍且温度为65°C的热水，搅拌15分钟后用磨浆泵将一次消化液磨至二级消化锅； 在2. 5小时后一边开启搅拌，一边第三次补入南非极大昆布干重10倍且温度为60°C的热 水，搅拌15分钟后用磨浆泵将二次消化液磨至三级消化锅；在2. 5小时后开启搅拌进行搅 拌15分钟后，将消化液放料至兑稀，完成消化提取过程；所述每一步操作的时间间隔、操作 时间长短、热水温度、水量均由DCS系统自动控制。
[0010] 所述步骤（3)分离去杂具体为：首先在所得到的消化液中加入南非极大昆布干重 175?185倍的水,然后进行三级分离：先经18目回转筛进行粗滤,然后经过60目履带式 过滤机进行过滤，最后经卧式螺旋沉降离心机过滤后得到三级滤液；在三级滤液中加入甲 壳素絮凝剂，送至溶气罐溶气发泡进行浮选；控制溶气罐内操作压力在〇. 6?0. 65MPa，三 级滤液的流量控制在120?140m3/h，控制浮选时间在1. 5?2. 5小时；待褐藻酸钠溶液澄 清后，开始放出清液；清液经过蝶片式离心机进行除杂；其中蝶片式离心机的分离因数为 7000,转鼓转速为4800r/min，控制流量不大于20m3/h。
[0011] 所述步骤（4)钙化脱钙具体为：在钙化罐内加入质量分数为10?12%的氯化钙溶 液，控制钙化罐中Ca离子浓度在0. 045?0. 050%之间；调节钙化罐pH值在6. 5?7. 0,钙 化发泡器压力在0. 4?0. 45MPa;将二级脱钙废酸水送至一级脱钙罐，调节pH值为2. 5? 3. 0 ;在二级脱钙罐内加入质量分数为31%的盐酸，调节pH值为1. 5?2. 0 ;在三级脱钙罐 内加入 水，控制三级罐pH值为2. 5?3.O;将一级脱钙废酸水、三级脱钙废酸水送回至钙化 罐， 调节I丐化罐的pH。
[0012] 所述步骤（5)二级脱水具体为：将脱钙后的褐藻酸首先进行单杆螺旋，控制单杆 螺旋转速为800?1000r/min;然后进行双杆螺旋，调节双杆螺旋转速在1000?1200r/min，使双杆螺旋出料含水量在68?70%。
[0013] 所述步骤（6)定量中和具体为：将所得的含水量在68?70%的褐藻酸经两级粉 碎后，送至料仓；控制每一料仓褐藻酸重为450Kg，将450Kg褐藻酸放至无重力混合机内，均 匀加入36?38Kg纯碱，开启混合机进行定量中和；其中无重力混合机转速控制在600? 800r/min，混合时间控制在20?30分钟，使产品pH值在6. 5?7. 5 ;中和之后进行造粒烘 干。
[0014] 所述步骤（7)烘干磨粉包装具体为：调节烘干机的送风温度在90?115°C启动引 风机；启动造粒机和整粒机，向烘干机均匀送料；保证烘出的褐藻酸钠的水分含量在15%以 下；最后将烘干的褐藻酸钠进行配样、混合、磨粉、包装。
[0015] 所述甲壳素恕凝剂中甲壳素的用量为南非极大昆布干重的0. 15%，将甲壳素与冰 醋酸按重量比为1:1. 5称量后倒入溶解罐内，加入甲壳素重量150倍的自来水，开启搅拌器 进行溶解，溶解时间为3?4小时。
[0016]本发明的有益效果为：南非极大昆布藻体组织坚韧，纤维质多。褐藻中主要有褐藻 胶、褐藻淀粉、褐藻糖胶、纤维质等。其中，褐藻胶是以金属盐类的形式存在于褐藻的细胞壁 中，是褐藻细胞壁的填充物质。工业化生产褐藻酸钠时，原料处理和提取条件是关键因素。 原料处理就是在用纯碱消化褐藻提取褐藻酸钠之前，去除藻体中的褐藻糖胶、色素、泥沙等 物质，以保障褐藻酸钠的质量和得率；提取条件一般就是用纯碱使藻体细胞壁膨胀破坏，将 藻体中不溶性的褐藻酸钙转化为可溶性的褐藻酸钠的过程，这一过程的反应方程式为： 2M(Alg)n+nNa2C03- 2nNaAlg+M2 (CO3)n M为Ca2+，Mg2+，Fe3+，Al3+等金属离子，Alg代表褐藻酸根。
[0017] 本发明所采用的南非极大昆布表皮呈厚厚的黑褐色，藻体组织异常坚硬，糖胶以 及粗纤维含量都高于其它原藻；组织紧密坚硬，藻体细胞壁难于膨胀，纯碱与原藻中不溶性 的褐藻酸钙便不易反应，不能提取完全甚至完全无法提取；粘性褐藻糖胶类的物质较多，经 消化后的提取液在浮选时褐藻酸钠溶液与残渣不易分离，同样影响产品得率和质量；褐藻 颜色较深，色素较多，消化加碱提取时色素就大量溶出，制取的褐藻酸钠产品的颜色就呈暗 褐色，不能满足客户对产品外观的质量要求。
[0018] 面对这些不利因素，采用南非极大昆布作为原料工业化生产褐藻酸钠具有很大的 特殊性，尤其需要解决两个关键性问题：原料处理和提取条件；否则便无法从南非极大昆 布中工业化生产出褐藻酸钠。
[0019] 本发明针对南非极大昆布的特殊性，采用甲醛一甲醛一液碱组合处理，三次浸泡 洗涤的方法，经过处理后，已将昆布中的糖胶、泥沙等不利于褐藻酸钠提取的物质大部分除 去，并将部分未能除去色素固定，利于后工序的消化提取。由于褐藻糖胶溶于水且多分布于 接近藻体表面，本发明在针对褐藻糖胶的处理上采用了延长浸泡时间累计至47小时，充分 搅拌洗涤的方法，独创了三级浸泡、三级泵抽、三级绞笼洗涤的工艺，基本将褐藻糖胶去除。 由于大多色素在碱性条件下能溶于水，本发明采用了液碱处理，对那些碱性条件下不溶于 水的色素采用甲醛固定。甲醛对细胞壁有溶胀性能并能破坏和软化细胞纤维组织，同时甲 醛有固色作用，因而甲醛处理后便于消化提取且产品色泽好。为充分保证甲醛处理效果，本 发明采用了两次甲醛处理的方法。
[0020] 经上述原料处理后，极大昆布细胞壁溶胀，外观上看藻体的体积显