海藻加工设备与海藻工业制品

海藻加工设备是用海藻加工成食品或提取医药、工业用品的机械设备。可分为海藻食品加工设备和海藻综合利用加工设备两大类。其代表性设备前者如紫菜食品加工设备，后者如海带综合加工设备。设备的特点是专用性强，多数用不锈钢制作，可以单机或成套使用。

20世纪50年代，日本研制成紫菜加工机，80年代初，又生产了全自动紫菜加工机。1961年开始，日本对海带综合加工，先后研制成褐藻胶湿式挤出造粒机、混合机、混炼机、干燥机和连续脱水机等。1968年用于海藻综合利用加工业。中国于70年代开发紫菜加工机组，80年代研制成功了褐藻酸脱水机、褐藻胶造粒机、烘干机、捏合机、粉碎机和胶液过滤装置等。

紫菜食品加工设备 

有紫菜切碎洗净机、紫菜浇片机、紫菜片脱水机和紫菜烘房等。

紫菜切碎洗净机 

由切碎机和洗净机两部分组成。切碎机由刀片轴、托料盘、螺旋输料轴、刀片、筛眼盘等组成。洗净机由清洗箱、搅拌叶轮、推进叶轮等组成。

紫菜浇片机 

由水泵、调和器、混合水槽、沉淀箱和浇片控制箱等组成。调和器由蜗轮、叶轮、调节器等组成。混合水槽内装有搅拌叶片，使紫菜和水的混合液搅拌均匀。当混合液由水泵抽到沉淀箱进入浇片控制箱后，通过蜗轮蜗杆减速，牵引环形链沿椭圆轨道在机座上运动。成型管组件随链同时运动，当通过浇片控制箱下方时，由导轮、凸轮、导轨使控制箱活门开启，自动浇菜成型。

紫菜片脱水机 

由离心机、木架、转子等组成。浇片机浇在菜帘上的板状紫菜，连同木架捆在脱水机的转子上。带动菜帘同时转动，利用离心力，把紫菜中的水分甩出。

紫菜烘房 

由烟道、风机、恒温控制器和链条传动装置等组成。脱水后的板状紫菜，竖放在烘房内部支架上，右侧烟道内喷入柴油，点火燃烧，使烟道发热。用风机将热空气吹入烘房内腔，由恒温器使烘房内的温度控制在60℃左右。烘房内的菜帘支架由链条传动，回转一周约2小时。

紫菜的一次加工产品，因其含水率在10%～12%之间，2～4个月就会发生变质，不宜长期保存，因此，开发研究紫菜二次干燥、二次加工设备，包括烤紫菜机、调味装置、调味干燥机、包装机以及紫菜酱加工机械等是今后的发展方向。

海带综合加工设备 

由胶液过滤装置、褐藻酸螺旋脱水机、褐藻胶造粒机、沸腾式烘干机、褐藻胶捏合机等组成。

图1 胶液过滤装置示意图

胶液过滤装置 

由压力过滤器、多级离心泵等组成（图1）。并配以必要的工艺仪表、管线等。预涂液配制罐中的预涂液，经多级离心泵泵入聚乙烯管压力过滤器。预涂料均匀覆盖于管的表面，形成一层约1毫米厚的预涂层，直至预涂液配制罐中的液体不含有预涂颗粒为止。在添加搅拌罐中，加入浓度为2%的助滤剂，连续搅拌，使其成为均匀的添加剂。当预涂结束后，将待过滤液和添加剂引入多级离心泵，并泵入压力过滤器进行正常过滤。转子流量计用以控制添加剂和待过滤胶液的比例。当压力过滤器内的压力上升到6千克/厘米2时即停止过滤。通入6千克/厘米2以上的压缩空气，借气压将气水箱内的水压入聚乙烯管内部，将滤饼从聚乙烯管外表面冲刷排出。

褐藻酸螺旋脱水机 

由螺杆、过水网片等组成（图2）。螺杆采用等导程、变底径结构，沿螺杆周向有双层过水网片的笼架。笼架分成5节，节与节之间以圆柱面配合定轴心。卸料箱采用内外锥体结构，内锥体固定，外锥体可轴向调节。减速机输出轴与螺杆轴之间用链条联轴器连接，达到低速、平稳运转。驱动和脱水部分设置在同一纵截面内，横向尺寸小，操作安全、方便、可靠。脱钙以后的褐藻酸，在向卸料端移动过程中被连续缓慢压缩，脱出水分，水由管道排出，而褐藻酸从螺杆卸料端的内外锥体之间卸出。

褐藻胶造粒机 

由双轴螺杆、双轴三线压料螺杆等组成（图3）。双轴螺杆用以送料，双轴三线压料螺杆用以挤出成形，并在其间设置一过渡段。双轴三线压料螺杆为等导程、变底径结构。沿其周向用带孔网片的框架封闭。经中和反应后的褐藻胶，在供料箱内靠双轴螺杆的轴向力使褐藻胶向前移动。当移动到封闭段及过渡段（过渡段未设置螺纹）时，压力随之增加，褐藻胶容积密度增大，并呈轴套式向前移动，实现第一次强制捏合。接着轴套式褐藻胶被双轴三线压料螺杆分割、压缩、成型，实现第二次捏合，并呈圆柱状颗粒排出。

图2 褐藻酸螺旋脱水机示意图

褐藻胶捏合机 

由料桶、捏合桶、传动系统、机座及电器控制系统等组成。料桶底部采用相切的两半圆截面，上部呈矩形。主从捏合轴呈Σ形，通过料桶分别支承在机座轴承座和料桶侧板外轴承座上。料桶内的固态褐藻酸与固态碳酸钠搅拌混合物，通过料桶中的主、从轴，差动翻搅、折叠、挤压，强化混合物的中和反应。

图3 褐藻胶造粒机示意图

海藻工业制品是以海藻为原料制成的化工、医药等工业产品的总称。主要有琼胶、琼胶糖、卡拉胶、褐藻胶及褐藻酸衍生物，以及海带的综合利用制品甘露醇等。自20世纪初以来，从事海藻制品生产的国家有三十多个。生产的制品广泛应用于食品、化工、印染、医药、化妆品、石油及其他工业领域。中国自50年代末开始研究从海带中制取褐藻胶，碘、甘露醇和氯化钾等综合利用工艺，于60年代末投入工业生产。在海带综合利用的带动下，石花菜、江蓠、末期紫菜、麒麟菜、沙菜及马尾藻等海藻工业产品的制取也得到了迅速的发展。

琼胶 

又称琼脂、冻粉、洋菜。主要原料有石花菜、江蓠、末期紫菜等。产品有琼胶和琼脂糖。琼胶的制造包括原料的漂白加碱处理、加酸加热提取、凝固成型、冻结脱水或压榨脱水、晒干或烘干等主要工序（图4）。琼脂糖的制造是以琼胶为原料，采用碱处理和离子交换分离，除去琼胶中的硫酸基、羧基以及对蛋白质有吸附作用和凝固性差的多糖及灰分后获得的产品。

琼胶制品有条状、片状和粉末状之分。外观洁白、半透明、有光泽。药用琼胶、食用琼胶和试剂用琼脂糖的质量等级和理化指标如表1。琼胶在食品工业中用作鱼类和肉类罐头的固型剂，糕点的花边、果子冻和透明软糖等。同时是制作微生物固体培养基不可缺少的材料。琼脂糖是进行蛋白质的电泳、凝胶过滤和凝胶色层分析等实验测定的重要试剂。

图4 琼胶生产流程图

表1 琼胶和琼脂糖的质量等级和理化指标

卡拉胶 

又称角叉菜胶。凡含卡拉胶类似成分的红藻均可作为生产原料。主要有角叉菜、麒麟菜、沙菜、杉藻及其他红藻。原料的选择和混合配比依产品的类型和性质要求而定。卡拉胶制造工艺包括提取、净化和分离等单元操作。通常在微碱性条件下提取，使半乳糖6-硫酸酯单元转变成3，6-内醚-半乳糖结构的分子占优势。同时加入钾、钙等离子以提高凝胶强度（图5）。

产品为白色或浅黄色粉末，干燥失重≤15%，灰分≤35%，硫酸基15%～40%，粘度1.5%溶液75℃时≤5毫帕秒，凝胶强度100～300克/厘米2。卡拉胶在食品工业中用作增稠剂、凝固剂、悬浮剂、乳化剂和稳定剂，可防止组分的分离，改进制品外观和口感。生产葡萄酒和啤酒时用作澄清剂；用于奶制品中有稳定酪蛋白胶体的能力；还用于牙膏、化妆品、洗发香波等，以增加滑润性和柔软性；在水基药膏和不溶性固体药品的悬浮液中用作稳定剂。

褐藻胶 

包括褐藻酸、褐藻酸盐类及其衍生物等。褐藻酸以各种金属（钙、镁、铁、铝等）的不溶性褐藻酸盐混合存在于褐藻中。供作工业原料的褐藻种类主要有：海带、掌状海带、巨藻、泡叶藻等。中国主要利用人工养殖的海带和野生马尾藻为原料。褐藻胶的提取是一种典型离子交换过程：

①在碱作用下，使海带中不溶性褐藻酸盐转为水可溶性钠盐，通过稀释过滤除去不溶性残渣；

②再转化为不溶性的褐藻酸，进行精制和浓缩，大量的无机盐、色素等随水排除；

③纯褐藻酸再转为不同类型的褐藻酸盐。生产流程见图6。

图5 卡拉胶生产流程图

产品有水溶性和水不溶性两大类。褐藻酸的一价盐类（钠、钾、铵）和褐藻酸的有机衍生物（藻酸丙二醇酯、藻酸三乙醇铵）为水溶性；褐藻酸的二价和三价盐类（钙、铜、铝，唯有镁盐除外）为水不溶性。水溶性褐藻酸盐溶于水后，形成粘稠溶液，其用途决定于它的增稠性、稳定性、乳化能力以及凝胶形成能力的大小；不溶性褐藻酸盐具有胶凝性、保水性、成膜性和粘结性。褐藻胶广泛应用于食品、印染、医药、造纸及其他工业，在食品工业上可改善面食韧性，提高冷冻食品凝固力，改善香味逸散；用于印染工业拔染、拔白效果好，给色量高；用于医药工业可改善崩解时间，延长药物效果；在造纸工业上可改进纸张表面性质，改善涂盖层流变学特性；还可用于废水处理，净化水质。各种产品的主要质量指标如表2。

图6 褐藻胶生产流程图

碘、甘露醇 

碘是海带从海水中吸附积累在藻体内的。成熟的海带一般含碘0.3%～0.6%。甘露醇是海藻进行光合作用最初产生的一种六元醇（C6H8OH6），海带中含量最高可达15%～25%。海藻中还含有不少无机物，以氯化钾和氯化钠含量最多。这些成分的含量随生长期的不同而异。综合利用的生产流程如图7。

表2 褐藻胶产品的主要质量指标

碘为紫黑色、具金属光泽的结晶，纯度≥99.5%（药用级）。主要用于医药卫生、冶金、化工、农药、分析化学试剂以及近代尖端科学和军事工业。甘露醇为白色针状结晶，味甜，纯度≥99.5%（药用级）。主要用作治疗眼、脑、高血压、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业中作乳化剂、泡沫塑料、炸药等。氯化钾在医药、化工、农业和食品工业等方面有广泛用途。

图7 综合利用生产流程图