骨明胶生产

骨明胶生产第一节选料1.来源:要生产明胶就必须收集大量骨料，这些骨料有的来自屠宰场，有的来自千家万户，有的是枯骨、尸骨，有的国家甚至还要进口干骨料。由于骨料来源不同，骨料质量亦有所不同。而直接来自屠宰场的鲜骨质量最好。2.骨的种类特点及质量骨料的质量还与牲畜的种类有关。即使同种牲畜的骨料质量还与牲畜的年龄、骨骼部位、养料状况及气候状况有关。现以牛骨为例，将各部位骨料的含胶量和主要特点列表如下：表1：牲骨的含胶率骨料部位特点含胶量（%）用途管状骨腿骨、臂骨、肱骨等结构紧密，钙多胶多26生产高档照相明胶、骨胶、骨油或作装饰品扁骨头骨、肩胛骨、肋骨、牙板骨、胯骨表明紧密，但呈孔状25可生产照相明胶、骨胶、骨油、骨粉列骨椎骨、腕骨、跗骨、膝骨等含血和脂肪多------生产骨胶、骨油、骨粉角心骨角心海绵状，含硫高28生产粘度高的照相胶杂骨其他骨或零购杂骨料成分复杂23~24可生产照相胶，但得率较低，也可生产骨胶、骨油、骨粉一般说来：牛骨以2岁左右的牛骨为好。分析表明，小牛头骨质量最好，制出的照相胶在使用时感光度高，灰雾低。对于猪骨，以猪龄在0.5~1年的猪骨较好。1寒带的牲骨要比热带牲骨质量好，这是因为前者结构紧密，胶质含量高；北方的黄牛骨要比南方的水牛骨质好，骨硬，胶多；养料好的牲骨质量好。硬质骨要比软质骨好。3.骨成分:骨的化学成分与骨骼位置有关。一般情况下，新鲜牲骨化学成分大致如下：水51%含氮化合物12~16%油脂15%矿物质18~22%脱脂骨的有机成分主要是以胶原为主的含氮化合物。牲骨的有机成分如下表：表2：牲骨的有机成分含氮化合物脱脂骨%未脱脂骨%胶原蛋白8893.1弹力蛋白41.2其他蛋白85.7总之，要根据骨料资源、骨料的软硬、大小、厚薄，特别是不同部位的牲骨分类，以满足明胶工艺要求，为保证明胶质量提供可靠的物质基础。第二节破碎脱脂1.为什么要破碎骨块的大小对提油、浸酸、浸灰、中和以及提胶的速度，明胶的产率、质量都有很大的影响。各工序所经历的物理、化学过程的速率和最终出胶率，显然都与骨料的大小即物料的表面积有关。为了使化学反应和某些物理作用能在最短的时间内完成，应尽可能增加反应物的表面积，以增加反应物之间的接触面，从而达到既缩短反应时间，又提高生产能力和出胶率。但从工艺角度来看，过度的粉碎，在不同工序中会增加流失，增加消耗，而且由于碎骨堆积紧密，会阻碍气、液流通，反而有碍反应速度提高。这既消费了原料，又延长了生产周期，甚至影响到胶的质量。因而，生产中必须控制砸骨工序。22.骨粒的分类:2.1按照粒度分为了便于控制反应筛分成三种规格的骨料：5~10mm（占29%），10~15mm（占57%），15~20mm（占14%），碎骨渣率最高达10%。2.2按照硬度分:骨料比重不同，将混合骨料再筛分成硬骨、半硬骨、海绵骨和筋四类。通过这样的分类之后，就能分别处理：硬骨用于生产明胶,软骨用于生产骨胶或低档明胶，做到物尽其用。硬骨的组织紧密，胶多，钙多，杂质少，其出胶率可达15~16%，优质胶产率（指照相明胶占整个明胶的比率）可达70%以上，出钙率（指磷酸氢钙收率）可达50%。软骨表面紧密，但内部多呈网状，含杂质多，因而出胶率低（12%左右），出钙率也低（仅28%左右），优质胶产率仅占50%左右。硬骨和软骨某些分析数据：硬／软骨成分分析硬骨软骨有机物23.728.6灰分63.358.8水分9.59.5P2O526.323.10CO23.53.10比重1.91.5第三节提油脱脂(省略)3第四节浸酸1.浸酸的目的是除去脱脂骨中的矿物质和其他盐类，同时游离出胶原骨胶，即生成“骨素”。骨素的主要成分是胶原，也含有粘多糖和少量的其他蛋白质等。2.骨料中的矿物质成分:主要是一些不溶于水的钙、镁等磷酸盐或碳酸盐。3.浸酸的化学反应:矿物质与酸（通常用盐酸）作用后即变成可溶性盐类和游离的磷酸。在这些矿物质中以磷酸钙含量最高，可达84%。化学反应如下：Ca3(PO4)2+4HCl=2CaCl2+Ca(H2PO4)2+QCa3(PO4)2+6HCl=3CaCl2+2H3PO4Ca3(PO4)2+4H3PO4=2CaCl2+Ca(H2PO4)2CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑4.浸酸工艺流程浸酸是若干个容器串联起来使用，并采用逆流浸渍原理，使新骨料接触的是含Ca(H2PO4)2比例较大的稀酸，而新酸溶液则与已几乎完全脱去矿物质的骨素接触。为什么要实行逆流浸酸?●既保证了脱钙完全●尽可能避免副反应的发生.这些副反应是由于酸的循环不充分，浓度不够引起的，这是因为Ca(H2PO4)2在酸量不足的情况下会与骨料中的Ca3(PO4)2起作用：Ca3(PO4)2+Ca(H2PO4)2=4CaHPO4↓危害:a.使骨料孔堵塞，影响浸酸过程,b.会给下道工序造成困难如浸灰不易渗透.c.熬胶时，当温度超过40℃时，钙盐将进入溶液，影响过滤，影响到明胶的透明度。4●可以防止反应升温过快。5.为什么要选择盐酸可以用作浸酸的无机酸有HCl、H3PO4、H2SO3等，5.1不能使用硫酸，这是因为它能生成不溶的CaSO4,5.2磷酸价格较高，5.3亚硫酸是可获得最好的浸酸效果，但一方面由于价格原因，另一方面是HCl在浸酸过程可得一重要副产物——磷酸二氢钙，由它可生产出动物的好饲料——磷酸一氢钙CaHPO4，而Ca(H2PO4)2更是极好的磷肥，所以工业上几乎都是使用HCl的。6.影响浸酸的因素浸酸过程是一个渗透扩散过程，显然，酸的浓度、温度、时间、物料流向、骨料状况等因素都会影响到浸酸速率和浸酸完全的程度。生产经验表明：6.1温度:最佳浸酸温度为15℃.浸酸过程是一个放热反应，而温度控制又是一个重要条件。温度过高会增加骨素水解程度，与此同时还会造成骨素毛烂，从而减少明胶得率和质量。在无空调厂房内，夏冬两季浸酸条件差，出胶率也低，一般仅11%左右，而春秋季节，出胶率可达13%，高达16%。但在东北冬天影响大,夏季影响较小.如采取恒温进酸水,控制好酸的浓度,环境温度对浸酸影响较小.6.2浓度:HCl浓度为2.5~5.0%，这要根据季节、温度变化，温度低，则采用较高浓度的酸.6.3时间.浸酸过程一般需4~5天，多者一周就够了。6.4流向:采用逆流.6.5骨料状况:要按照粒度大小和硬度进行分.7.浸酸终点的测定7.1经验确认法:这个方法测定比较简单，有经验的操作者取个别骨片，用刀切开，观察横截面的变化情况，看有无硬心，即可判断浸酸程度，7.2定量测定法:a.酸浓度测定法5比较定量的方法是测定浸酸液中氢离子浓度。我们从浸酸时间（天）对氢离子浓度（%）的变化曲线（如图）上可看出：图一骨料浸酸时间与浸出酸浓度关系浸酸4~5天，浸酸液的[H+]将不再变化。b.等电点测定法。测定明胶的等电点不再发生很大的变化则表明浸酸已近终点。为了浸酸彻底，特别是对制造照相明胶的骨料，为了降低原料中腺嘌呤等微量杂质，以提高感光度，则可延长1~2天，也就足够了.正常情况下，浸酸后的骨素经充分洗涤后，PH值应在3.0以上，生骨含量不得超过4%，骨素内无硬心。浸酸后的废酸液，称作乏酸，含盐酸0.3%~0.2%。8.过度浸酸的危害8.1会使明胶产率下降8.2发生微生物污染。浸酸过程中所去掉的矿物质的比例大约如下：磷酸钙85%碳酸钙10%磷酸镁1.5%氟化钙0.3%氯化钙0.2%其他3%9.如何判定浸酸浓度比较合适9.1浸过骨料的酸液中若Ca(H2PO4)2含量较多，说明反应良好；9.2若有CaHPO4沉淀产生，则表明缺酸；9.3若酸液中有H3PO4产生，则表明用酸过浓，将导致骨素毛烂；9.4若酸液中CaCl2浓度过大，则也表明酸量过多，将使骨素产率降低。正常情况下，浸酸后的骨素经充分洗涤后，PH值应在3.0以上，生骨含量在夏季不得超过5%，骨素内无硬心。浸酸后的废酸液，称作乏酸，含盐酸0.3%~0.2%。610.浸酸流量的控制:,根据每天处理骨粒的量含矿物质的多少,结合浓度和出乏酸水的浓度进行计算控制.11.退酸11.1为什么要退酸?浸酸终了必须退酸，这是因为骨素内带有余酸：HCl、H3PO4，如不用水洗掉，a.将会给下道工序——浸灰造成很不利的影响：盐酸和磷酸将会与浸灰池中的氢氧化钙发生如下反应：2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O2H3PO4+3Ca(OH)2=Ca3(PO4)2↓+6H2OH3PO4+Ca(OH)2=CaHPO4↓+2H2O生成的沉淀将会堵塞骨素孔隙，不利浸灰。b.含酸量的增大，多消耗石灰。.因此即使终了必须退酸。11.2退酸的方法是用清水浸泡；最好结合振动冲洗退酸。11.3退酸终点的确认:水溶液PH=3~3.5为止.第五节浸灰1.不浸灰能否提胶浸酸后的骨素如直接在中性水中加热提胶，也可制得明胶，但抽提速度很慢，且所得的明胶的物理性能很差。骨料制明胶都在提胶前经过浸灰处理，才能得到物理性能良好的明胶。2.什么叫浸灰原料在室温条件下用石灰乳进行一系列处理，是石灰乳与骨素胶原发生一系列物理化学作用的过程，这叫做浸灰。3.浸灰的目的3.1是破坏骨素胶原中存在的某些化学交联键，赋予韧性，3.2除去杂质、其它蛋白质及碳水化合物等。3.3少量残留的油脂也将转化成不溶性的钙皂除去，以生产出高质量的明胶。74.浸灰作用原料经过浸灰后，体积增大，色泽变白，饱满而有弹性，透明性增加。浸灰的主要作用有以下几点：4.1浸灰后胶原纤维吸水膨胀，疏松张开，胶原大分子中三联体的构象（二级和三级结构）以及一级结构中的钛链受到适度破坏，分子结构间的作用力减弱，当升温时，水分子就能很快进入胶原分子间的空隙，而使胶原水解出胶。4.2降低胶原纤维的热收缩温度，也就是相应降低了胶原水解为明胶的温度，因而有利于在较低温度下提胶，获得高质量的明胶。4.3.使原料内的非胶原蛋白质、有机杂质等能溶于石灰碱液内而被除去，纯化了胶原蛋白，从而得到纯质明胶。4.4通过浸灰，原料内的一部分脂肪与氢氧化钙作用变为钙皂而被除去。4.5浸灰过程与提高明胶产量和质量的关系极为密切。将浸灰期延长至50天以上，才能够制得高质量和高产率的明胶。5.浸灰为什么选用石灰骨素在浸灰时除使用石灰以外，也可以采用其他碱性物质，但以石灰乳最为理想，因为石灰乳具有很多优点：5.1来源丰富，价格便宜，供应方便。5.2石灰乳的碱性适中（PH=12~12.5），使胶原蛋白的降解作用进行得平缓。因此，石灰乳是最适宜于原料浸灰。5.3石灰乳内尚有大量水溶解的氢氧化钙，当水中溶解的氢氧化钙被原料消耗而碱性逐渐小时，沉淀氢氧化钙能不断溶解水中，使石灰乳的碱性保持稳定，起自动调节的作用。5.4饱和石灰乳有杀菌、防腐作用，使原料在长时间浸灰时，不会变质腐败。6.浸灰机理6.1非胶原蛋白的去除——动物的骨胶原蛋白是在三联体构象基础上形成的巨型胶原大分子而存在的。此外尚有少量弹性纤维和网膜纤维。这些胶原纤维彼此互相交叉编织成网状。网膜纤维包在胶原纤维束外面，而将其捆扎成束，在纤维之间的空隙则充满着纤维间质。纤维间质是一些非纤维蛋白质，如白蛋白、球蛋白、糖蛋白、磷蛋白和色蛋白等。6.1.1白蛋白能溶解于水6.1.2球蛋白、磷蛋白和糖蛋白（包括粘蛋白和类粘蛋白）则不溶解于水，但它们全8都能溶于稀碱液中。6.1.3色蛋白含有硫和铁，在分解时会释放出白蛋白、球蛋白和色素等物质，形成了明胶色泽。色蛋白也溶于稀碱溶液中。至6.1.4弹性纤维蛋白和网膜纤维蛋白，能耐酸、碱和热水，这两者则是焦渣的主要成分。6.2在浸灰阶段碱的作用:弹性纤维和网膜纤维丢失了使之牢固缔合的粘蛋白而分解，从而降低和解除了它们对胶原纤维的粘结和捆扎作用;同时，胶原纤维吸水膨胀，绝大部分的纤维间质被溶去，造成胶原纤维间有许多空隙。以上两种作用的结果使胶原纤维产生了一定程度的松散。在另一方面，胶原纤维的松散，纤维空隙增多，又大大地扩大了纤维与石灰乳的接触面，氢氧化钙分子更容易进入胶原纤维的内部而将胶原纤维束间、微纤维束间的非胶原蛋白溶去，进一步起到使杂质溶解、纯化胶原的作用。6.3渗透压效应——胶原蛋白如同一