福建省卡拉膠工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

陳申如，倪 輝，郝更新，莊鵬飛，王學(xué)良

（1.集美大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，福建廈門 361021；2.福建環(huán)球海洋生物科技有限公司，福建漳州 363000）

福建省卡拉膠工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

陳申如1，倪 輝1，郝更新1，莊鵬飛1，王學(xué)良2

（1.集美大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，福建廈門 361021；2.福建環(huán)球海洋生物科技有限公司，福建漳州 363000）

卡拉膠是三大海藻膠（褐藻膠、卡拉膠和瓊膠）之一，其產(chǎn)量僅次于褐藻膠，位居第2位。由于其優(yōu)良的性質(zhì)及廣泛的應(yīng)用而備受關(guān)注，卡拉膠產(chǎn)業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景。通過報(bào)道福建省卡拉膠工業(yè)的發(fā)展概況，分析原料來源、生產(chǎn)工藝及設(shè)備現(xiàn)狀、產(chǎn)品現(xiàn)狀、生產(chǎn)用水及廢渣處理等問題，并提出相應(yīng)的對策，對推動(dòng)福建省卡拉膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有積極的意義。

卡拉膠工業(yè)；發(fā)展現(xiàn)狀；對策

卡拉膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)是由β-D-半乳糖與3，6-內(nèi)醚-α-D-半乳糖交替連接形成的線形高分子聚合物。自從600多年前愛爾蘭南部卡拉根郡沿海居民使用當(dāng)?shù)氐慕遣娌藖硎秤?，并?837年從中分離出卡拉膠以來，科學(xué)家們便展開了對卡拉膠結(jié)構(gòu)的研究，新的結(jié)構(gòu)不斷被發(fā)現(xiàn)［1-4］。目前，卡拉膠根據(jù)D-半乳糖是否成醚、所含硫酸基的含量和結(jié)合位置而被分為5族13種。根據(jù)β-D-半乳糖C2、C4和C6上結(jié)合硫酸基的不同，可將卡拉膠分為β族卡拉膠、κ族卡拉膠、λ族卡拉膠、π族卡拉膠和ω族卡拉膠；由于α-D-半乳糖連接的硫酸基部位和數(shù)量的差異，β族卡拉膠又可分為Y、β、δ和α卡拉膠，κ族卡拉膠可分為μ，κ，ν和ι卡拉膠，λ族卡拉膠可分為ξ，λ和θ卡拉膠［5］，但目前生產(chǎn)和使用的只有κ-型、ι-型和λ-型3種卡拉膠。卡拉膠具有良好的增稠性、穩(wěn)定性、乳化性、膠凝性和薄膜形成性等性質(zhì)，主要用于食品工業(yè)，少部分用于醫(yī)藥、輕工業(yè)等方面。隨著人們對卡拉膠結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用的不斷深入研究［6-9］，國內(nèi)外市場對卡拉膠的需求呈不斷上升趨勢；加上卡拉膠比瓊膠等食品膠便宜且具有可替代性，其應(yīng)用范圍較廣泛。福建省是卡拉膠生產(chǎn)大省，年產(chǎn)量約占全國總產(chǎn)量的50%。但因存在卡拉膠生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品品種單調(diào)、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，制約了該產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，深入了解福建省卡拉膠工業(yè)現(xiàn)狀及其存在的主要問題，并提出相應(yīng)的對策，對該行業(yè)健康發(fā)展具有積極的意義。

1 福建省卡拉膠行業(yè)概況

英國是最早生產(chǎn)卡拉膠的國家，但后來產(chǎn)量最大的是美國，而現(xiàn)在我國已成為卡拉膠產(chǎn)量最大的國家。福建省卡拉膠年產(chǎn)量約為1×104t，產(chǎn)值約5億多元，產(chǎn)品出口和內(nèi)銷各占50%。生產(chǎn)卡拉膠的企業(yè)有十幾家，其中年產(chǎn)量達(dá)1 000 t以上的有5～6家，大部分企業(yè)的主要產(chǎn)品是瓊膠和卡拉膠。過去卡拉膠企業(yè)主要集中在泉州，尤其是石獅一帶，近些年來由于污染、土地價(jià)格高等問題，多家企業(yè)已遷至土地便宜的漳州，廠區(qū)進(jìn)行了擴(kuò)大，生產(chǎn)設(shè)備得以更新，并自建污水處理廠，使企業(yè)有了更大的發(fā)展空間。

2 福建省卡拉膠生產(chǎn)的原料來源

卡拉膠原料主要是麒麟菜、卡帕藻、杉藻、角叉菜和沙菜等。菲律賓、印尼、馬來西亞等東南亞國家除擁有大量麒麟菜、卡帕藻的野生資源外，還有大規(guī)模人工養(yǎng)殖。我國受地理位置和氣候條件的限制，卡拉膠原料十分有限，只在南方靠近熱帶的省份有一些資源。例如，海南省的西沙、南沙海域有麒麟菜的野生資源，海南、廣西有沙菜、瓊枝和人工養(yǎng)殖的麒麟菜。大部分生產(chǎn)原料必須從菲律賓、印尼等國家進(jìn)口，我國每年進(jìn)口麒麟菜（干品）約16×104t，福建省約占50%。

卡拉膠產(chǎn)品的品質(zhì)及產(chǎn)率與原料的品質(zhì)密切相關(guān)，而原料品質(zhì)受種類、產(chǎn)地、生長條件、成熟程度、季節(jié)氣候，以及收獲、加工、保存等因素的影響。例如，菲律賓產(chǎn)的多數(shù)原料藻體較大，收率和強(qiáng)度較高，價(jià)格也較貴；印尼產(chǎn)的原料藻體較小，收率和強(qiáng)度差一些，但黏度較高，價(jià)格也較低。國內(nèi)從西沙和南沙海域采來的原料品質(zhì)波動(dòng)較大。一是品種雜，可能混進(jìn)一些非κ-卡拉膠的原料；二是干濕程度不一致，在采集曬干時(shí)若遇到連續(xù)的陰雨天，加上從那里運(yùn)到海南島需要15～30 d的時(shí)間，很容易造成原料的霉?fàn)€變質(zhì)。因此，在采購時(shí)要多加注意。

目前，雖然原料的供應(yīng)不成問題，但由于原料來源不穩(wěn)定，使得企業(yè)生產(chǎn)出來的產(chǎn)品品質(zhì)不能保持穩(wěn)定，不同批次生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)不一致；另外，卡拉膠生產(chǎn)成本中原料成本占很大比例，可達(dá)到75%，而原料價(jià)格受匯率、季節(jié)、宗教行為（如齋月等）多因素的影響，波動(dòng)幅度較大，常達(dá)30%，在某些特殊情況下可達(dá)100%，甚至更高。由于福建省不產(chǎn)麒麟菜等生產(chǎn)卡拉膠的原料，因此建議海南、廣西等地大力研究發(fā)展海藻的養(yǎng)殖，給國內(nèi)企業(yè)提供相對穩(wěn)定的原料來源。

3 福建省卡拉膠生產(chǎn)工藝技術(shù)及生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)狀

3.1 卡拉膠生產(chǎn)工藝技術(shù)

目前，國內(nèi)卡拉膠生產(chǎn)以κ-型為主。κ-卡拉膠的生產(chǎn)方法有醇類沉淀法、輥筒干燥法、KCl沉淀-壓榨脫水法和凝膠脫水法等，而凝膠脫水法還分為壓榨脫水法和冷凍脫水法。國外普遍采用的是前2種，我國普遍采用的是后2種。

卡拉膠生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是堿處理、煮膠、脫水、干燥等。

（1）堿處理。堿處理程度與產(chǎn)品品質(zhì)密切相關(guān)。重者凝膠強(qiáng)度高、黏度低；輕者黏度高、凝膠強(qiáng)度低，因此廠家往往根據(jù)客戶的不同需求來調(diào)整堿處理的條件。一般NaOH溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～8%，堿處理溫度為50～75℃，堿處理時(shí)間為2～8 h。

（2）煮膠。用約為干海藻30倍的熱水，在95℃下攪拌提取數(shù)小時(shí)，至卡拉膠完全溶出。煮膠時(shí)間長短會影響產(chǎn)品黏度，因此可根據(jù)產(chǎn)品的不同要求來控制生產(chǎn)工藝。

（3）脫水。分為壓榨脫水法和冷凍脫水法2種。大多數(shù)企業(yè)采用壓榨脫水法生產(chǎn)粉狀卡拉膠；少數(shù)企業(yè)用冷凍法生產(chǎn)條狀卡拉膠，即將切條后的凝膠放在盤子內(nèi)，送入冷庫，先預(yù)冷后再進(jìn)入速凍間凍結(jié)，取出后自然解凍或用自來水沖泡解凍，離心甩干，然后將濕膠條曬干或烘干。

（4）干燥。分為曬干和烘干2種方式。曬干是把壓榨膠片置水泥坪上在陽光下曬干。其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省能源，而且膠的顏色白；缺點(diǎn)是容易因環(huán)境的影響而帶入一些外來雜質(zhì)。有的企業(yè)為了解決這個(gè)問題，將曬坪用透光的材料罩起來。烘干是先將壓榨膠片切成小片或者造粒，然后進(jìn)入烘干機(jī)干燥。烘干時(shí)嚴(yán)格控制溫度很重要，因?yàn)榭ɡz很容易因溫度過高而變色或者炭化。連續(xù)式生產(chǎn)的大企業(yè)則采用沸騰床干燥設(shè)備進(jìn)行干燥。

3.2 卡拉膠生產(chǎn)設(shè)備

傳統(tǒng)的卡拉膠企業(yè)一般都是小作坊式，存在生產(chǎn)設(shè)備陳舊落后、生產(chǎn)效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題。近些年來，福建省內(nèi)已有多家大規(guī)模企業(yè)對設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)連續(xù)化、自動(dòng)化，技術(shù)設(shè)備先進(jìn)，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品安全性也有了保障。例如，有的企業(yè)自行設(shè)計(jì)堿處理罐中的排氣管道可將罐中的廢氣排出；膠液采用板框壓濾機(jī)過濾，而不是以前的布袋過濾；以前的膠液是灌入盤子中經(jīng)較長時(shí)間冷卻使其凝固，現(xiàn)在是用平板式或管式凝膠機(jī)在較短時(shí)間內(nèi)連續(xù)凝固；以前脫水是將凝膠打碎后裝入滌綸袋，用油壓機(jī)壓榨，現(xiàn)在是用板框壓濾機(jī)；造粒后用沸騰床干燥設(shè)備干燥，代替原有曬干或烘干的方法。

4 卡拉膠品質(zhì)現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)的卡拉膠產(chǎn)品品質(zhì)已大大超過國家標(biāo)準(zhǔn)，甚至超過發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)。但是，隨著競爭的劇烈化和新市場、新應(yīng)用的開發(fā)，對產(chǎn)品品質(zhì)便不斷提出了一些新的要求。主要體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）黏度。目前，市場對卡拉膠黏度的要求越來越高。體現(xiàn)在同樣的強(qiáng)度條件下，誰家的產(chǎn)品黏度高就好銷；相反，黏度低就不好銷。雖然國標(biāo)中對產(chǎn)品黏度的規(guī)定是不小于5 mPa·s［10］，但是一般產(chǎn)品的黏度在100 mPa·s以上者較受歡迎。國內(nèi)企業(yè)卡拉膠產(chǎn)品黏度一般為60～120 mPa·s。

（2）透明度。水晶軟糖、果凍、飲料等對卡拉膠透明度有較高的要求，一般要求在90%以上。而目前國內(nèi)許多企業(yè)的產(chǎn)品達(dá)不到此要求，原因是他們雖然有加助濾劑過濾，但往往因?yàn)椴僮鞑划?dāng)和管理不嚴(yán)而造成膠液澄清度下降。按目前大多數(shù)企業(yè)的工藝設(shè)備情況來看，只要認(rèn)真操作便可以達(dá)到要求。因此，企業(yè)的管理有待加強(qiáng)。

（3）粉碎細(xì)度。國內(nèi)軟糖工業(yè)市場一般要求卡拉膠產(chǎn)品粉粒在60目以上，果凍粉和肉制品工業(yè)市場要求為80目左右，一些特殊應(yīng)用方面要求卡拉膠的細(xì)度更高，有的甚至要求達(dá)到120～180目。目前大多數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品細(xì)度在80目左右，這和國外產(chǎn)品品質(zhì)相當(dāng)。如果需要更細(xì)，則必須更新粉碎設(shè)備（一般需要帶冷卻裝置的超微粉碎機(jī)），不能依靠一般粉碎設(shè)備來達(dá)到超細(xì)的要求，否則不但效率極低，而且會因粉碎溫度過高，使膠粉的強(qiáng)度和黏度大大降低。

（4）細(xì)菌指標(biāo)。由于卡拉膠是一種食品添加劑，并非直接入口的食品，所以現(xiàn)有的國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中都沒有對卡拉膠的細(xì)菌指標(biāo)給予限制。但是有些客戶，尤其是國外的客戶，往往指定對細(xì)菌指標(biāo)的要求。目前，國內(nèi)企業(yè)能達(dá)到要求的并不多，因此在產(chǎn)品的出口市場開發(fā)中遇到了一定的阻力。雖然達(dá)不到細(xì)菌指標(biāo)的要求，并不等于產(chǎn)品就出不去，但是若能滿足客戶的要求，則無疑可以提升產(chǎn)品的競爭力。如果工廠要想把自己的產(chǎn)品順利打入國際市場，就必須很好地通過技術(shù)設(shè)備的更新改造和內(nèi)部管理的加強(qiáng)來提高自身產(chǎn)品的品質(zhì)，最大程度地滿足各方面客戶的需求。

近年來，一些企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)一直在努力提高卡拉膠品質(zhì)以滿足其各方面的應(yīng)用需求。如高強(qiáng)度卡拉膠的提取、卡拉膠中重金屬離子的去除等提高產(chǎn)品品質(zhì)的研究，引起了研究者們的興趣［11-12］。

5 新產(chǎn)品開發(fā)現(xiàn)狀

目前，卡拉膠企業(yè)多以生產(chǎn)卡拉膠初級產(chǎn)品為主（且主要是κ-卡拉膠），產(chǎn)品品種單調(diào)，附加值高的衍生產(chǎn)品很少，造成企業(yè)間產(chǎn)品競爭激烈。在國外以卡拉膠為基本原料制成的產(chǎn)品已有100多種［13］，因此應(yīng)加大科研投入、豐富產(chǎn)品品種，研發(fā)高附加值產(chǎn)品，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，使卡拉膠產(chǎn)業(yè)沿著可持續(xù)的方向健康發(fā)展。目前，已有學(xué)者開展ι-卡拉膠提取［14-17］及卡拉膠衍生產(chǎn)品［18-19］的研究，企業(yè)也在積極開發(fā)新產(chǎn)品，但要完成中間轉(zhuǎn)化、形成產(chǎn)品還有一段路程要走。例如，我國卡拉膠的應(yīng)用范圍日趨廣泛，而目前我國的卡拉膠只有食品添加劑的標(biāo)準(zhǔn)可對照，使新產(chǎn)品上市受到很大的限制。

6 生產(chǎn)用水問題

卡拉膠產(chǎn)業(yè)普遍存在耗水量大、污染嚴(yán)重，導(dǎo)致成本上升的問題。省內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)1 t卡拉膠需400 t水，1 t水費(fèi)用約5元左右（包括水費(fèi)和污水處理至一級達(dá)標(biāo)的費(fèi)用），每生產(chǎn)1 t卡拉膠，水的成本就要2 000元。若在生產(chǎn)中減少耗水量，將能使企業(yè)的生產(chǎn)成本降低。水的重復(fù)使用可以降低耗水量，但水中含鹽量增高卻會帶來產(chǎn)品品質(zhì)下降的問題。因此，如何改進(jìn)生產(chǎn)工藝、減少耗水量是值得研究的課題。

7 廢渣處理難的問題

卡拉膠生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的廢渣，除肥料廠有少量利用外，大部分成為垃圾堆放，造成環(huán)境污染，給企業(yè)帶來很大的困擾。目前，已有學(xué)者研究江蘺提取瓊膠廢渣的綜合利用［20-23］，而麒麟菜提取卡拉膠廢渣的綜合利用研究尚未見報(bào)道。建議加強(qiáng)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)、高等院校的聯(lián)合科技攻關(guān)，對廢渣進(jìn)行有效利用，解決企業(yè)普遍存在的問題。

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Present Status of Carrageenan Industry in Fujian Province

CHEN Shenru1，NI Hui1，HAO Gengxin1，ZHUANG Pengfei1，WANG Xueliang2
（1.School of Food and Biotechnology，Jimei University，Xiamen，F(xiàn)ujian 361021，China；2.Fujian Glbal Ocean Biotechnology Co.，Ltd.，Zhangzhou，F(xiàn)ujian 363000，China）

Carrageenan is one of three main alginate jellies including algin，carrageenan and agar.Its output ranks second place，just behind algin.Due to its excellent properties and wide application，it has received much attention.Therefore，carrageenan industry has broad prospects for development.This paper reported the general development of carrageenan industry in Fujian province.It also analyzed the raw material sources，production process，equipments，quality of the products，production water and waste residue.And the corresponding countermeasures are also put forward.It would have positive effects on the development of carrageenan industry in Fujian province.

carrageenan industry；present status；countermeasures

Q538

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.01.016

2015-11-10

福建省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2014R0074）。

陳申如（1965— ），女，本科，副教授，研究方向?yàn)楹Ｔ寤瘜W(xué)。