明胶的具体生产方法有4种:即碱法、酸法、盐碱法和酶法等。国内外普遍使用的是碱法生产。现将工艺过程叙述如下:
原料整理:将不同种类的原料进行分类整理,如牛皮与猪皮;湿皮与干皮等应分开,拣出不合规格的皮另行处理。带毛皮可用5%石灰乳或0.5~1%的硫化溶液浸泡,将毛脱去。鲜猪皮的脂肪层应刮去。干皮要泡在清水中浸软。
石灰水预浸:将整理好的皮原料放入1%左右的石灰水中浸渍1~2d,然后切成小块。
水力除污:将皮块与水连续地加入水力除脂机内,利用水力的冲击作用和高速铁锤的机械作用,清洗除脂肪和污物。
石灰水浸渍:将去脂的皮块放入浸渍池中,用2~4%的石灰水(比重1.015~1.035)浸渍。湿皮与水的比例为1: 3~4,pH值为12.0~12.5。温度最好在15℃ ,时间为15—90d。气温高时石灰水浓度可低些,气温低时其浓度可增大。此工序称“发皮”;是明胶生产的关键工序之一。
洗涤中和:待皮块膨胀后,捞出用水充分洗涤,经过多次洗涤,最后pH为9.0~9.5.洗涤后,用酸中和剩余的石灰,先加水使原料浸没,在不断搅拌下用水洗净,一般需8~12h内完成。
熬胶浓缩:先在胶锅内放入热水,然后将原料倒入,注意不要让皮块粘结成团,同时缓慢升温至55~65℃,热浸6~8h后放出胶汁;再向锅内加入热水,使水温较前次提高5~100℃继续熬胶,依此类推,进行多次,每次温度也相应地逐步升高,最后一次可以煮沸。
将所得稀胶汁在600℃左右用过了滤棉、活性炭或硅藻土等作助滤剂,以板框式压滤机过滤,得澄清胶液,胶液再用离心机分离,进一步除去油脂等杂质。
再将胶液放入减压浓缩罐中,控制温度65~700℃进行蒸发浓缩,当胶液变浓时,可改为60~650℃继续减压浓缩。根据胶液质量和干燥设备条件掌握胶液浓缩的浓度,如用冷热风空调干燥时,胶液浓度比重1.050~1.080(500℃)含胶量为23~33%即可。
凝胶干燥,经浓缩的胶液,乘热加入一定量的过氧化氢·亚硫酸或尼泊金,既漂白又防腐。将浓胶液在滴在冷辊上,即形成细细的胶条,在刮在容器内运到烘床上烘干。以冷热风干燥至凝胶水分为10~12℃时,再经粉碎即为成品。亦有将浓胶液滴于滚筒后,干燥即得半圆球形胶粒。
此即是明胶的生产工艺。
主要原料:
制取明磁的主要原料是猪、牛、羊等动物的皮,包括鲜皮和干皮。皮产主要来自两方面。第理制革厂制革时割下的边角皮,零碎破以及不适合制革的皮;第二是肉类加工厂、食品厂剥下的鲜猪皮。
皮料种类、性状及用途
种类 性状 用途
鲜皮类、牛皮、上剖皮:制革厂机械剖下的牛皮中心层,两面光洁不带皮下层。下剖皮:一面光洁,一面略带皮下层。制上等明胶、制一般明胶。
牛块皮:制革厂不用的牛头,脚皮和边角零料皮 ,制上等明胶。
重鲜皮:制底革时剖下来的碎牛皮,制工业明胶。
猪剖皮:制猪革时剖下的两面光洁的皮。制上等明胶。
鲜猪皮:肉类加工厂和食品厂供应的新鲜、冷藏猪皮,制上等明胶。
鲜羊皮:制羊革时剖下的碎皮,制一般明胶。
鲜杂皮:制其它革时丢弃的皮,如马、驴皮、制皮胶。
干皮类
干皮类不适合制革的毛牛皮,制一般明胶。
干牛剖皮:已晒干的鲜牛皮,制上等明胶。
生牛皮:制生皮件时丢弃的边、角皮,制上等明胶。
毛猪皮:制革时割下的边、角料,制一般明胶。
干猪剖皮:晒干的鲜猪剖皮,制上等明胶。
碱法制取明胶除皮料外,还需要石灰、盐酸、硫酸、双氧水、硫酸锌等原料。以鲜猪皮为原料制取明胶的消耗如下表(以生产1吨明胶汁)。
原料 名称 消耗
皮料 鲜猪皮 5—6t
石灰 含氧化钙 90% 3t
盐酸 工业品,30% 150Kg
双氧水 工业品,30% 6Kg
硫酸锌 工业品,8Kg。
主要设备:
1、配灰池:
用于配制予浸、浸灰用的石灰水。一般为圆形水泥池,带搅拌。配灰池的大小一般为浸灰池的2-5倍。
2、预浸池
一般为方形或长方形水泥池,池高应小于1.5米,底部有排水阀门,阀门前应设置栏栅。设计时按每立方米浸泡200公斤左右鲜皮计算,一般设置2—4个。
3、浸灵池
一般为方形或长方形水泥池,高度不超过1.5米,底部有排水阀门,阀门前应设置栏栅。设计时按每立方米浸泡250公斤左右鲜皮计算,根据皮原料的不同,可设置30-50个。
4、中和池
为带搅拌圆锥形水泥或钢制容器,上部为圆形,下部为锥形,内壁应做玻璃钢防腐。锥形部分上面应有一我孔的滤网,可用不锈钢制成,以便使水流出而皮料留下,设计时按每立方米处理鲜皮料100公斤左右计算。一般设置2—4个。
5、熬胶锅
熬胶锅为铝或不锈钢制夹套加热容器,上部为圆形,下部为锥形,锥形上面置于有长条形孔的网板,锅子中心置一有孔管,以利于胶液对流。为了使熬胶时原料不致压紧及利于快速出胶,熬胶锅通常设计成直径大而高度小,直边高和直径之比约为1∶1.8-2。按每立方米处理鲜皮料500公斤左右设计。
6、过滤器
用有锈钢制成的圆锥形抽滤器,锥部上面有多孔筛板,筛板上放滤布,滤布上面放置过滤棉,过滤棉厚度一般为35毫米左右,上层再放过滤布。
过滤棉厚度为35毫米,则按每平方米每小时处理650升左右淡胶液计算。
7、蒸发器
一般可采用有锈 钢制的真空浓缩锅,如能用双效真空蒸发器效果更佳,可比单效蒸发器降低能耗50%左右。
8、烘房
采用长燧道式烘房,烘房内有若干辆小车,车上有多层底部分尼龙筛网的木柜。在烘房的出口端装有空气过滤器,鼓风机和散热片,空气过滤后进入鼓风机,经加热到一定温度后和胶片逆方向进入烘房。烘房的进口端上部应有排气口。烘房的进出口门应密封。
由于明胶干燥时一般分为两个阶段,风速和温度都不同,故烘房宜分力两段制成两个烘房。
9、切皮机
可采用圆刀、横刀联合切以机进行,小型工厂也可用人工切皮。
10、冷冻机
浇盘冻胶一般需一台冷冻机和一只盐水箱,小型明胶厂冰棒机也可以用。
11、粉碎机
通用型锤击式粉碎机。
其他设备还有空气压缩机、贮罐、真空泵、泥浆泵等。
生产过程:
一、碱法工艺流程方框图
皮料 石灰 盐酸
整理 预浸灰 切碎 浸灰 退灰 中和 水洗
熬胶 过滤 浓缩 防腐 冷冻切胶 干燥 水洗 成品
二、工艺过程
1、皮料整理
皮料整理的目的是使同一批号的原料质量均一,以便浸灰时间一致有制备同一级别的明胶。皮料整理应注意以下几点。
(1)不同种类的皮料(如干皮和鲜皮、牛皮和猪皮、黄年皮和水牛皮、厚皮各薄皮,上剖皮和下剖皮、头皮、脚皮等)要分开,不同部位(臀部、背部、腹部)的皮也要分处理。
(2)去油:如鲜猪皮上油较多,应用刀刮去。
(3)毛猪皮应先用5%浓石灰水或0.5-1%的硫化钠溶液浸泡,将毛除去。
(4)大块的皮要切成10厘米宽的条状。
(5)干皮投料前应泡软。盐皮要先去除盐,在清水中泡软。为了防止细菌侵蚀,应每日换水,泡3天左右即可变软。
(6)干、鲜皮混杂时,应将鲜皮先行处理,以免变质。
经整理分类后的皮料,计理后分批分池浸泡。
2、配灰
生石灰先加水配成厚浆,一般1公斤石灰加水1.2-1.5公斤,然后存放15天左右,加水稀释,过滤去掉粗颗粒,备用。
配灰在配灰池中进行,按所需浓度加水和厚浆,在不断搅拌下,用泥浆泵将石灰水打入预浸灰池或浸灰池。
3、预浸灰
预浸灰的作用是使初步膨胀,除去皮上的血污、脏物和臭味;另外由于皮和石灰作用使皮变得硬挺,切皮时较易切断。预浸灰在预浸池内进行。用含约1%氧化钙的石灰水浸泡皮料2天左右。
4、切碎
切碎的目的是加快浸灰和熬胶的速度。一般用切皮机或人工将皮料切成小于10×10cm2的块。切皮时应注意尽可能切得小一些,但应以浸灰水洗时不致流失为限;同一批料要切得大小说相近,使浸灰效果一致。
5、浸灰
用石灰水浸泡皮原料的过程称为浸灰,浸灰是明胶生产的关键工序,对提高产品质量有极大的影响。
浸灰时,石灰水内年头化钙含量一般控制在2-4%(比重1.015-1.035)。气温高时采用低浓度,气温低时采用高浓度,浸灰时石灰水量应是湿皮的4倍左右,PH值控制在12-12.5,最适宜的浸灰温度为10度左右,最高不能超过20度。温度过高影响明胶的产率和质量。
浸灰时间长短由原料种类和产品品种来决定,与皮的干鲜\厚薄及浸泡时的温度有关。一般情况下鲜猪皮的浸灰时间为30天左右,鲜牛皮、干牛皮、干猪剖皮的浸灰时间约2个月左右。生产照相明胶时,浸灰时间更长。
由于在浸灰时,石灰不断作用而减少,浸出的蛋白质、有机物在水中越来越多,为了加快浸灰速度必须更换石灰水。一般情况下可按下表的天数定期更换石灰水。如发现石灰水混浊或变黄,应提前更换。换灰时应先将旧石灰水放掉,用清水将皮料洗涤一次,再加入新石灰水。
浸灰次数1、2、3、4及以上
换灰时间(天)1-2、4-7、10-20、20-25
在整个浸灰操作中,为了提高浸灰效率,缩短时间,间隔8小时左右应用压缩空气翻动一次,要求翻动彻底。
数字灰终点一般可根据以下四种方法来确定。
(1)经验判断:根据皮的膨胀、松软、色泽等情况,通过手感目视凭实际经验来判断浸灰终点。
(2)收缩温度:取一小块已浸灰的皮,用清水洗净,将其与温度计一道悬挂于同一烧杯内的冷水中,缓慢加热。当皮沿其纵向开始收缩蜷曲的温度即为该皮料的收缩温度。未经处理的鲜牛皮收缩温度为65度左右,浸灰完成时的收缩温度降为40度左右。
(3)胶原PH值:皮料胶原PH值从6降至4.75时,表明浸灰完成。
(4)出胶速度:取小样熬胶,按熬胶时间测定胶液浓度,如已达规定要求时则说明浸灰终点已到。
浸灰至一定时候即要检查皮的收缩温度等,及时退灰,否则浸灰时间过长则影响产率。
浸灰终点到后,即将石灰放掉,将皮料转入中和池。
6、退灰
退灰的目的是去除皮料吸附的石灰和其他杂物(如溶解蛋白质等)。退灰在中和池内进行,在不断搅拌下,每30分钟换水一次,共10次左右。以后每1小时换水一次。原料和水的比例每次应为1∶6左右,一般24小时可完成退灰。
退灰是否彻底,用酚酞试液检查,取一块皮,滴几滴酚酞指示剂于皮上面,当呈淡红色(PH为9.5左右)时,即说明退灰可结束,否则需继续退灰。
7、中和
中和即用酸来去除皮中胶原和氧化钙结合的钙盐。
先加水使皮料浸没在水中,开动搅拌,将已稀释一倍以上水的盐酸溶液慢慢加入水内,保持PH为3左右,中和开始时,每30分钟加酸一次,4小时后,每1小时加酸一次,约8小时可加完全部酸,继续搅拌4-8小时。
中和用到量,鲜猪皮为湿皮重的4%左右,湿牛皮、干猪剖皮用酸量为皮重的8%左右。
8、水洗
水洗是用清水去除中和时多余的酸及生成的盐类。水洗时应不停搅拌,每1小时换水一次数,共换10次左右。水洗后皮的PH值应符合熬胶时的要求,一般为5.5左右。
9、熬胶
将原料皮和水一起加热,胶原溶于水转达为明胶的过程称为熬胶。熬胶是明胶生产的关键之一,一般采用分道熬胶的办法。先放一定量的水至熬胶锅,加热至熬胶最低温度,然后将水洗好的皮料倒入熬胶锅,注意投井下石松,不使成团。然后再加水使皮料刚好浸没,缓慢升温至所面熬胶温度。注意不能加过多的水,否则胶液太稀。熬胶时的PH应控制在5.5.左右。
熬胶到一定时间,当胶液达一定比重时,即从底部放出胶液,重新注入水进行一下一次熬胶,相应提高温度,一般较前次提高5-10度,最后一次可煮沸。
放胶液时应注意不要放尽,且速度要慢,以免油脂混入胶液内。
熬胶过程的条件控制,以鲜猪皮和鲜牛皮为例,见下表:
(1)鲜猪皮
道数:1 2 3 4 5 6 7
温度(℃):55左右、65左右、75左右、85左右、95左右、100左右。
时间(小时):约4、约5、约5、约6、约6、约3、适宜。
占总胶的百分比(%):30-35、20-28、18-23、8-12、5-8、3-5
备注:
1、胶液比重为1.003-1.007。
2、含胶量为4.5-7%。
3、1-3道为照相或食用明胶,4道为食用或工业明胶,5道为工业明胶。6-7道为皮胶。
(2)鲜牛皮
道数:1 2 3 4 5
温度(℃):75左右、80左右、85左右、90左右、100左右
时间(小时):7左右、7左右、8左右、9左右、适宜
占总胶的百分比(%):约40、约30、约20、约5、约5
备注:
1、胶液比重为1.002-1.007。
2、含胶量为4.5-7%。
3、1道为照相或食用明胶,2道为食用明胶,3道为工业明磁,4-5道为明胶。
10、过滤
过滤是为了去除胶液中的固体杂质,使明胶溶液更清亮,颜色理浅,这对明胶的透明度、色泽有重要影响。
一般可采用抽滤法。在过滤时,可加活性炭或硅藻土作助滤剂。
11、蒸皮
由于淡胶液一般只含6%左右的胶,水分太多,因此必须将水分蒸发。
蒸深的要求如下表。
种类 冷天 热天
比重(50℃) 含胶量(%) 比重(℃) 含胶量(%)
明胶1.03左右 15左右 1.04左右 20左右
皮胶1.05左右 22左右 107左右 30左右
12、防腐
将浓胶液从浓缩锅内放出,加入一定量的防腐剂,可以防止胶液内的细菌滋长,保证明胶的质量。
一般食用明胶加入干胶量约1%的双氧水,工业明胶和皮胶加入干胶量约2%的硫酸锌。
13、冻胶切胶
将冰盐水控制在-5℃左右之间,把加过防腐剂的明胶液注入冻胶盘中,置于冰盐水浴内冷冻成块。
切胶时,把冷冻好的胶块切成薄片,厚薄要均匀,厚度一般控制在5毫米以下。
14、干燥
将切碎的胶片置于小车上的筛网内,定时(比如1小时)送入烘房,相应地取出一车已干产品。
明胶的干燥分为两段,第一阶段为等速干燥,风速为3米/秒左右,温度为20-30℃;第一阶
段为减速干燥,风速为05-2米/秒,温度为30-40℃。
湿胶片先送入低温烘房,烘至表面结膜时再送入高温烘房。一般低、高温烘干各约8小时。取样检查胶片含水量,如已达10%以下一步即可出料。
16、包装及标志
(1)包装:产品包装分内外两层。内层用防潮食品用塑料薄膜袋,必须用热压严密封口。外层可用麻袋、化纤袋、纸箱或木桶。每件净重不超过50Kg包装材料都应是清洁、干燥、防潮和牢固的。
(2)标志:每件产品包装在的正面都应有明显的下列标志,生产厂厂名、产品名称、批号、净重、生产日期、食用明磁应增加“食品添加剂”字样。包装袋内应有产品质量符合标准要求的证明和标准编号。
(3)运输:运输本产品时必须用清洁、通风并有篷盖的运输工具,防止受潮和受热,不可与有毒物品混在一起装运。
(4)贮存:本产品必须贮存在清洁、干燥、通气的仓库中,不得露天堆放。应防止受热和日晒。