年產2000噸淡干藻類產品工廠設計本科畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 nducted a preliminary analysis indicates that the project has good market prospects. Key words: Net belt type drying machine。 Light dry kelp。 plant design。 material balance。 equipment selection design 本科生畢業設計（論文） 3 第一章 緒論 概述 海藻又稱海洋蔬菜，其營養豐富又具有保健作用，被稱譽為“長壽菜”，現已知的有近百種海洋蔬菜可供人類食用，如海藻中的紫菜、海帶、龍須菜、裙帶菜等。海藻中含有人體必需的蛋白質、脂肪、碳水化合物、多種維生素、微量元素及礦物質，另外還含有許多特殊成分：如海藻酸鈉、海藻多糖和多不飽和脂肪酸等。海藻內含有多種生理活性物質，有保護心 血管系統抗腫瘤、抗衰老、抗病毒等功能。我國海藻資源豐富，市場廣闊，開發潛力大。深入分析海藻的營養成分，研究有效成分的提取工藝對開發海藻類天然產品保健品，發掘新的藥用成分以及海藻的高值化利用具有重要意義。本文綜述了近十年來對海藻的營養成分分析和有效成分的提取工藝，以及海藻高值化利用的應用研究進展。 海藻營養成分分析 海藻生長在海洋的特殊環境中，所含有的營養成分與陸地植物有較大區別，除含有豐富的蛋白質、維生素、礦物質和微量元素外，還含有如海藻酸鈉和海藻多糖等特殊成分，在食品和保健方面顯示出巨大的潛力 。眾多學者對不同海域不同種類的海藻進行了營養成分，分析陶平等對采自大連沿海分屬于綠藻門、紅藻門及褐藻門 13 種食用海藻的有機和無機組成進行了研究。它們的粗蛋白、粗脂肪、粗纖維及總糖含量分別為 122205， ， 18122， 359671g/kg；它們的不飽和脂肪酸含量豐富，約占脂肪酸含量的 55％ 67％；孔石莼與海蘿具有較高的氨基酸含量；測定 13 種海藻的礦物質微量元素和維生素，結果表明：這些海藻含有豐富的氨基酸及不飽和脂肪酸，富含有人體必需的礦物質、微量元素及維生素，為海藻食品的開發提供了營養 評價的參考依據。劉維剛等主要對福建紅樹林區 4 種海藻 (扁滸苔混合卷枝藻，鷓鴣菜，節附鏈藻 )的營養元素和氨基酸含量等進行研究。結果表明： (1)福建紅樹林區 4 種海藻 Fe含量顯著高于一般海藻的平均濃度； Ca 含量則普遍低于一般海藻的平均濃度； P， K， Mg 含量則高于或低于一般海藻的平均濃度； (2)福建紅樹林 4種海藻總氨基酸含量（ TAA） 由高到低依次為 (干重 )：扁滸苔 mg/g，混合卷枝藻 mg/g，鷓鴣菜，節附鏈藻 mg/g；而必需氨基酸含量 (EAA)由高到低依 次為：混合卷枝藻 ，扁滸苔 mg/g，鷓鴣菜 mg/g，節附鏈藻； (3)3 月和 6 月，對生長在秋茄板狀根上和巖石面上的鷓鴣菜營養成分比較，前者的總氨基酸和必需氨基酸含量均大于后者；而元素含量則有不同變化，張桂和以江蘺等以 5種生長于海南島沿海的熱帶海藻為材料，測定可溶性糖粗蛋白、脂肪、纖維素、維生素 C的質量含量，以期為進一步開發和利用這些熱帶海藻資源奠定初步的基礎，結果表明：種海藻的營養成分不相同，可溶性糖質量含量的變化 ％ ％；脂肪 ％ ％；粗蛋白 ％ ％；本科生畢業設計（論文） 4 纖維素為 ％ ％；維生素 C 為 。趙素芬等對采自湛江沿海的 8種常見海藻的營養成分進行分析，結果顯示：碳水化合物是構成這 8種藻體主要成分，占藻體干重 ％ ％，蛋白質占 ％ ％，平均為 ％，且蛋白質中氨基酸含量高，平均為 ％，氨基酸組成中天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、纈氨酸和亮氨酸含量多；綠藻門中種類無論是蛋白質還是氨基酸含量都高于紅藻門和褐藻門中的種類， 4 種綠藻的氨基酸評分最高 ：粗脂肪占 ％ ％，平均為 ％；粗纖維的平均含量近似于碳水化合物的一半，根據蛋白質和粗脂肪的比例，叉枝藻和盾葉蕨藻均可作為高蛋白低脂肪的良好食物來源。礦物質中鐵鋅含量豐富，介于 ，銅砷和鎳含量超標。趙素芬等又分析了粗枝軟骨藻、日本沙菜魚、棲菜芋根、江蘺平、臥松藻、網地藻等 6種生長于雷州半島沿海的常見海藻的營養成分，以期為進一步開發和利用這些海藻資源提供參考。結論可知，氨基酸含量較高，不少種類中汞、鎘、鉛、砷等含量超出我國食品衛生標準，海藻體內的營養成分含量 因海藻種類和生長海域的不同而有差異。江海燕等也分析了采自湛江海域的 6 種經濟海藻的營養成分，得出除海蒿子外，碳水化合物是這些海藻的主要營養成分 ,平均為 ％；粗蛋白含量為 ％ ％；粗脂肪含量最低，其中 4 種皆不足藻體干重的％；礦物質含量豐富，異枝麒麟菜的 Fe， Zn 的含量都較高，分別為， mg/100g， ；得出相似結論：氨基酸含量較高；不少種類中鎘、鉛、砷等含量超出我國食品衛生標準，海藻體內的營養成分含量因海藻種類和生長海 域的不同而有差異。 有效成分提取工藝 目前國內外都很重視海藻的研究，越來越多的提純新工藝被開發應用，為海藻提取物的進一步深加工提供前提條件。現對海藻內膳食纖維、海藻多糖、海藻酸鈉及海藻油的提取工藝分別進行闡述。 膳食纖維 李來好指出：江蘺、麒麟菜、馬尾藻和海帶都屬于大型經濟藻類，其資源相當豐富，都含有豐富的藻膠，纖維素，半纖維素等，是生產膳食纖維的優質原料。實驗通過改變上述 4 種藻類的加工方法，從中提取成本低且富有保健作用的海藻膳食纖維，并對海藻膳食纖維的毒理和功能特性進行研究。 海藻多糖 傳統海藻粗多糖提取方法主要有水提、酸提和堿提。酸堿法提取易造成多糖的降解，而酶法提取的成本較高。為提高效率，節約成本，夏超等采用熱水法提取海藻中的粗多糖，并運用正交試驗方法，對海藻粗多糖的提取工藝進行優化。結果得出：提取溫度是海藻粗多糖提取的關鍵因素，其次是提取時間，加水量和提取次數影響較小。結論可知，海藻粗多糖的最佳提取工藝為： 12 倍水量，在本科生畢業設計（論文） 5 80 條件下提取 3 次，每次 1h。 海藻酸鈉 海藻酸鈉又稱褐藻酸鈉，是從褐藻類的海帶或馬尾藻中提取的一種由 1,4聚 D甘露糖醛酸和 L古羅糖醛酸組成的線型多糖碳 水聚合物，是海藻酸衍生物中的一種，所以有時也稱褐藻酸鈉、海帶膠或海藻膠盤。茂東等采用正交試驗方案研究了海南馬尾藻海藻酸鈉的提取工藝，得出最佳的提取工藝條件： Na2CO3濃度為 2％，消化溫度為 55℃，消化時間為 3h，海藻酸鈉提取率最高達 ％。楊紅霞等采用正交實驗研究了酶解法提取海藻酸鈉的工藝及影響因素，并分析了單因素對酶解反應的影響，從而得出最佳酶解反應條件為：稱取干海帶 ，緩沖液用量 55mL， pH 值 ，溫度 45℃，反應時間 18h，加酶量 90U/g，此時海藻酸鈉浸出量可達 。 海藻油 海藻油中含有大量不飽和脂肪酸，尤其是含有人體必需的 EPA、 DHA，因而日益受到人們的廣泛關注；目前，利用藻類生產 EPA 和 DHA 的方法有低溫結晶法、分子蒸餾法、超聲波萃取法等。劉群等以乙醚 /石油醚為溶劑，提取球等鞭金藻海藻油，以料液比乙醚 /石油醚體積比，提取溫度和提取時間為影響因素，海藻油得率為考察指標，通過單因素實驗和正交實驗，確定的最佳提取工藝條件：料液比 1:15，乙醚 /石油醚體積比 1:2，提取溫度 20℃，提取時間 5h；在此條件下，球等鞭金藻海藻油得率為（ ％）。劉圣臣等以小球藻為 原料，利用反復凍融技術破碎細胞壁，并用乙醇作提取劑提取海藻油，研究了乙醇濃度、液料比、凍融次數以及提取溫度等因素對油脂提取率的影響，實驗結果表明，最佳工藝條件為反復凍融 1 次，液料比 3:1（ V/W），乙醇濃度 95％，提取溫度 45℃，出油率達 ％。小球藻經反復凍融提取海藻油，提取較完全，適宜大量生產，有著較廣闊的應用前景。與藻泥直接提取及冷凍干燥后提取相比，提取效率高，且差異極顯著。 高值化利用 縱觀海藻的開發研究發現，海藻的價值不僅體現在食用價值，還在生物活性物質開發應用、生物功能材料、生 態保護及能源化利用等諸多領域和范圍發揮日益重要的作用，體現出了巨大的應用潛力和極高的經濟價值。胡愛軍等指出 EPA和 DHA 具有多種重要的生理功能，已引起食品、醫藥等領域的高度重視。利用海藻作為生產 EPA 和 DHA 的又一來源具有巨大的潛力和十分重要的意義。下萊茵應用科學大學（德國）的 B Mahltig 和 GMBU 公司（德國）的 U Soltman 合作，利用溶膠、凝膠涂料可以把微海藻和碾碎的海藻固定在纖維和織物上，通過該方法將海藻的生物功能性固定在織物上，并得到生物功能化的織物，用于生物反應器、水處理和抗微生物功能織物 領域，應用前景極佳。生物能是以生物質為載體，將本科生畢業設計（論文） 6 太陽能以化學能形式貯存其中，主要依靠植物的光合作用而產生的能源；生物能可以轉化為固態，液態和氣態燃料形式，替代傳統的化石燃料，具有環保和可再生雙重屬性。周志剛等針對大型海藻能源化的潛能，國內外研究進展以及存在的問題，展開了討論并展望其應用前景，指出海藻是一個非常理想的生物質原料。美國斯坦福大學研究人員利用可進行光合作用的海藻細胞生成了微弱的電流，被認為是在生產清潔、高效的生物電歷程中邁出的第一步。目前，研究仍處于初級階段，研究人員正通過單個海藻細胞證明是否能獲取 大量的電子，這是潛在的最清潔的能量生成來源之一，聚集電子發電的效率也將大大超越燃燒生物燃料所生成的能量，與太陽能電池的發電效率相當，并有望在理論上達到 100 的能量生成效率，但這一方式在經濟上是否合算，還需要進一步的探尋。 海藻 加工利用的開發簡況 海 藻 自 1927 年被首次引進到大連至今己有 70 多年的歷史 。 為了海 藻 養殖業的發展，我國科技工作者進行了不懈的努力，特別是解放以后，進行了海帶養殖生物學的研究，養殖技術不斷突破。海帶幼苗低溫渡夏的研究 ， 有效解決了雜藻對幼苗的危害問題，使 孢 子體的生長期延長 3 個月 ， 增產 50％ 以 上；海帶南移養殖的研究，使海帶養殖擴大到了南至福建的廣大海域；海帶全人工筏式養殖技術的建立，打破了過去海帶僅生長在海底礁石上的局限，為我國海帶養殖業的發展打下了堅實的基礎，在此基礎上 ， 人們對筏式養殖技術進行了進一步的改進，充分發揮群體生長優勢，達到增產目的；七十年代以來， 860、 1170、單海 1號 、單雜 10 號 、 早厚成品系一號 、 901 等海帶新品種的問世及應用大大推動了海帶養殖業的發展 。 根據國家農業部公布的 20xx 年統計數字，我國養殖面積己達24127 公頃，產量 830410 噸 ， 占世界海藻栽培總產量 的 1/2 以 上， 產 量 占世 界市場的 80％ ， 規模量連續多年位居世界 第一。 我國的海 藻 養殖業雖有迅速的發展，但栽培生產上仍以混雜的品系為主， 基本上還沒有建立起健全的良種海藻導入生產的技術體系和制度。對于海藻栽培業來說 ， 良種栽培從來都是生產者十分關注的問題，也是許多科技工作者多年來努力的方向。 海藻增殖方法 ① 采孢子投石增殖法：即人工將孢子附著在石塊上，再投入已選定的海區內。石塊的大小依據風浪大小而定。每畝投石塊。 ② 沉設種海帶法：保存種海帶過夏，待秋季孢子囊成熟后運至已選定的海區內，將種帶干燥刺 激 23 小時，再將種帶繩兩端綁縛石錨拉緊投入海底。每畝沉放種帶 1000 棵。 ③ 懸繩綁苗增殖法：日本采用此法，即在已選定的海區內先設置海底浮筏。在浮筏架上垂掛苗繩使其自然放散孢子附著在巖礁上 。 海帶收割上岸后直接依靠本科生畢業設計（論文） 7 陽光曬干稱為淡干，淡干海帶用途廣，營養成分不受損失，是提取碘、膠、醇的原料。經常食用海帶有防止和治療甲狀腺腫病的作用。另外每年還要提供大量產品出口。 設計方法 將所要處理的物料通過適當的輔料機構，如擺動帶 ， 分布在輸送帶上，輸送帶通過一個或幾個加熱單元組成的通道，每個加熱單元均配有空氣加 熱和循環系統，每一個通道有一個或幾個排濕系統，在輸送帶通過時，熱空氣從上往下或從下往上通過輸送帶上的物料，從而使物料能均勻干燥。 此設備的特點為： （ 1） 可以調節空氣量、加熱溫度、物料停留時間及加料速度以取得最佳干燥效果。 （ 2） 設備配置靈活，可使用網帶沖洗系統及物料冷卻系統。 （ 3） 操作靈活，濕物料進入機內后，干燥過程在完全密封的箱體內進行 ，勞務條件較好，避免粉塵的外泄。 （ 4） 干燥物料隨同傳送帶移動時，物料顆粒間的相對位置比較固定，具有基本相同的干燥時間，對于物料色澤變化或含水率要求均勻的某些干燥過程來說 ，非常適合，此外，物料在設備里受到的振動和沖擊很輕微，物料顆粒不易破碎，因此也適合干燥某些不允許破碎的物料。 （ 5） 不僅可以對物料進行干燥，有時還可對物料進行培烤，熟化或冷卻等處理操作 。 設計依據 工廠設計必須按照基本建設及設計程序制定產品方案，設計工藝，進行物料平衡，設備選型，水電汽估算，勞動力平衡，設定企業管理組織構架，進行經濟效果預測，繪制產品工藝流程圖、設備布置圖、車間平面圖和全廠平面圖。可行性研究報告應以標準的項目建議、項目的研究成果和資料，在全國調查，詳細測算分析的基礎上進行編制。初步設 計應以批準的可行性報告研究、設計任務書、各項可靠的設計基礎資料和委托設計合同為依據