柚子果膠生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計

韓飛　袁如英　張紅強　林玉惠　陳秋鑫

摘 要：果膠是一類以D-半乳糖醛酸為單位的雜聚糖，具有降低人體膽固醇、血脂的作用，因性質(zhì)穩(wěn)定、安全無毒，被認定是天然食品添加劑，作為性狀優(yōu)良的乳化劑、膠凝劑、增稠劑而廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品等。本設(shè)計運用酸解鹽析法對柚子皮中的果膠進行提取，改進了果膠提取傳統(tǒng)工藝乙醇沉淀法中加工時長較長、需要耗費大量乙醇的缺點，并根據(jù)所涉及的工藝流程，分析設(shè)備的選擇、車間布局原則、質(zhì)量標(biāo)準等方面，為了柚子果膠生產(chǎn)企業(yè)提供理論參考。

關(guān)鍵詞：柚子;果膠;酸解鹽析法;工藝設(shè)計;車間設(shè)計

Abstract：Pectin is a type of heteroglycan composed of D-galacturonic acid as a unit. It has the effect of reducing human cholesterol and blood lipids. Because of its stable， safe and non-toxic properties， it is recognized as a natural food additive and is used as an emulsifier with very good properties. It is widely used in food， medicine， cosmetics and other industries. This design uses the acid hydrolysis and salting-out method to extract the pectin in the grapefruit peel， which improves the disadvantages of long processing time and the need to consume a lot of ethanol in the traditional ethanol precipitation method of pectin extraction. According to the involved process， the selection of equipment is analyzed， Workshop layout principles， quality standards， etc.， to provide theoretical reference for the grapefruit pectin production enterprises

Key words：Grapefruit; Pectin; Acid hydrolysis and salting-out method; Process design; Workshop design

中圖分類號：TS209

我國果膠企業(yè)無論是生產(chǎn)種類還是生產(chǎn)規(guī)模上，仍處于剛起步的階段，國內(nèi)仍需要從國外進口大量的果膠[1-2]。柚子屬于柑橘類水果，柚皮中含有較多的果膠。廣東省2019年柚子種植總面積達3.67萬hm2，產(chǎn)量85萬t，而梅州市沙田柚的種植面積約為1.53萬hm2、產(chǎn)量37萬t。以果皮占果實鮮重30%計算，每年可形成柚皮渣25.5萬t，僅部分作為果脯、蜜餞加工原料以外，其余大部分柚子皮均沒有充分利用，會對環(huán)境造成污染。因此，建立柚子果膠生產(chǎn)項目具有重要意義。

1 柚子果膠生產(chǎn)工藝流程設(shè)計依據(jù)

對果膠的提取一般采用傳統(tǒng)的酸解鹽析法，此方法需要先用堿將酸提取液調(diào)節(jié)成中性，再使用濃縮工藝對提取液進行濃縮;但提取液量大，真空濃縮耗時長、能耗大，設(shè)備成本較高。乙醇沉淀法需使用大量的乙醇使不溶于乙醇的果膠沉淀下來，不符合綠色環(huán)保、持續(xù)發(fā)展的理念，若添加乙醇回收的設(shè)備，則會增加工廠對土地、設(shè)備、維護、技術(shù)、管理等方面的投入。

本設(shè)計運用了酸解鹽析法對柚子皮中的果膠進行提取，改進了乙醇沉淀法中耗時長、設(shè)備及其維護費用較高、耗費大量乙醇等缺點，加入金屬鹽類物質(zhì)（如硫酸鋁）沉淀不溶性果膠鹽，經(jīng)離心沉淀分離，用鹽酸酸化的乙醇洗滌果膠鹽，鹽酸中的氫離子和果膠上的金屬離子發(fā)生取代反應(yīng)，從而完成脫鹽的步驟。由于果膠不溶于乙醇，果膠遇到乙醇溶液沉淀下來，得果膠沉淀。

2 柚子果膠生產(chǎn)工藝流程

柚子果膠生產(chǎn)工藝流程為：柚皮原料→預(yù)處理→粉碎→酸解→離心分離→鹽析→離心→脫鹽→真空干燥→粉碎→包裝→成品。

具體工藝流程簡述如下：①原料預(yù)處理。精細挑選新鮮的柚子皮，除去腐爛、褐變等質(zhì)量差的柚子皮以及塵土雜質(zhì)。②料液送入提取罐內(nèi)，加入適量水，控制料液溫度70 ℃，pH為1.5，恒溫20 min。③酸提取。使用去離子水進行硝酸提取，料液比控制為1∶5，調(diào)節(jié)料液pH為1.5。酸性提取液可將柚子皮中的果膠轉(zhuǎn)化為可溶性的果膠從而溶于提取液中，酸解溫度為70 ℃，時間為30 min。④離心過濾。將提取液離心過濾，提取液回流到提取罐內(nèi)進行鹽析。⑤沉析、分離。提取液中加入適量硫酸鋁，攪拌10 min后待鹽析完全，將沉析液送入離心機進行步驟③，廢水排放到園區(qū)污水處理站。⑥脫鹽。析出的果膠放入脫鹽罐內(nèi)進行脫鹽處理，脫鹽液的物料比例為60%乙醇+3%鹽酸+37%水，洗脫時間為10 min。⑦真空干燥。真空度700 mHg，溫度為70 ℃，最大持續(xù)時間為30 min。⑧粉碎、包裝。干燥后果膠有少許成塊狀，經(jīng)打粉機粉碎后包裝，儲藏至成品倉庫。

3 柚子果膠生產(chǎn)設(shè)備的選擇

設(shè)備選型是保證產(chǎn)品高質(zhì)量和反映生產(chǎn)水平計量標(biāo)準的關(guān)鍵。設(shè)備的選擇應(yīng)盡量基于生產(chǎn)過程和市場供應(yīng)的要求，根據(jù)技術(shù)先進，經(jīng)濟合理、適用、綠色、環(huán)保原則，以及工藝流程中所選設(shè)備的可行性、衛(wèi)生性、防腐性、可維護性、可操作性和能源供應(yīng)要求做出最優(yōu)選擇。

設(shè)備選擇的原則：①在保證產(chǎn)品衛(wèi)生質(zhì)量安全和相應(yīng)完成每班所設(shè)置的產(chǎn)量的同時，必須滿足每班次生產(chǎn)要求。②應(yīng)選用較先進、機械化程度高，連續(xù)化程度較高的設(shè)備。③所選設(shè)備能充分利用物料，沒有較大的浪費，且耗能量少;具有較高的效率，節(jié)省成本;具有維修方便、可拆換功能、體積小等優(yōu)點的設(shè)備可優(yōu)先選用。④所選設(shè)備所生產(chǎn)的食品應(yīng)符合國家食品質(zhì)量安全要求，確保在整個過程不能對食品造成任何污染。

4 柚子果膠生產(chǎn)車間布置原則

根據(jù)工藝流程與工廠環(huán)境，合理地安排各個車間以及設(shè)備的布置，確定車間和各個設(shè)備的長、寬、高度和相應(yīng)的擺放位置。車間布局設(shè)計是車間設(shè)計中非常重要的組成部分，車間建成后各個車間內(nèi)的工作條件是否安全良好，車間是否滿足工藝流程設(shè)計中的所技術(shù)要求，車間內(nèi)分配的勞動力是否能滿足生產(chǎn)，生產(chǎn)能否正常地進行下去以及設(shè)備的維護維修保養(yǎng)能否得到保障，這些都與車間布局的好壞有直接的關(guān)系。車間布置需要符合生產(chǎn)、安全、衛(wèi)生中有關(guān)的要求準則。

5 柚子果膠質(zhì)量標(biāo)準

果膠質(zhì)量應(yīng)符合國家標(biāo)準《食品安全國家標(biāo)準 食品添加劑 果膠》（GB 25533-2010）。

5.1 感官指標(biāo)

柚子果膠感官要求：色澤呈白色、淡黃色、淺灰色或淺棕色;組織狀態(tài)呈粉末。

檢驗方法：取適量樣品置于清潔、干燥的白瓷盤中，且在自然光線下，觀察其色澤和外觀。

5.2 理化指標(biāo)

柚子果膠理化指標(biāo)如表1所示。

6 結(jié)語

本設(shè)計闡述了國內(nèi)外果膠生產(chǎn)、發(fā)展概括，從柚子果膠生產(chǎn)工藝流程設(shè)計依據(jù)及其生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備的選擇、車間布局原則、質(zhì)量標(biāo)準等方面進行分析，以期為柚子果膠生產(chǎn)企業(yè)提供參考。

參考文獻：

[1]謝明勇，李精，聶少平.果膠研究與應(yīng)用進展[J].中國食品學(xué)報，2013，13（8）：7-20.

[2]Guo Q，Su J Q ，Shu X ，et al. Development of High Methoxyl Pectin-Surfactant-Pea Protein Isolate Ternary Complexes：Fabrication， characterization and delivery of resveratrol[J]. Food Chemistry，2020（8）：706-712.