1、 本科毕业论文 （ 20 届） 超微蟹粉加工工艺及基本性质研究 所在学院 专业班级 食品科学与工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 1 目录 摘要 1 ABSTRACT2 1 前言 3 1.1 概述 3 2 实验材料、主要仪器与试剂 3 2.1 实验材料 4 2.2 主要仪器 4 2.3 主要试剂 4 3 实验方法 5 3.1 超微蟹粉的制取 5 3.2 超微蟹粉理化性质的测定 5 3.3 蟹壳成分的测定 6 4 结果与讨论 7 4.1 超微蟹粉加工工艺的确定 7 4.2 超微蟹粉理化性质分析 12 4.3 实验对照照片 13 5 总结 14 参考文献 1 4 致谢 16 1
2、 1 摘要 蟹壳是人们日常生活中食用海鲜等以后剩下废弃物， 蟹壳中 Ca 含量丰富，是一种很好钙补充料。 本论文主要研究了 以市场上销售的蟹壳为原料，利用超微粉碎技术将蟹壳粉碎，通过正交实验筛选出 超 微 蟹粉的 加工 工艺 和基本性质（吸附性、溶解性、分散性）。通过前期准备了解到通过 气流粉碎技术对蟹粉进行超 微 粉碎，效果显著。采用气流 磨粉碎机 对蟹粉进行超 微 处理的最佳处理条件 是 ：进料粒度 600 目 ， 进料速度0.15g/s，气流压力等于 0.66 MPa，采用 3 次粉碎。对超 微 蟹粉 的性质进行研究，得出超微 粉体易溶解于水 ， 而且在水中的分散速度更快 。本文对蟹壳的
3、超微粉碎，使蟹壳资源利用率得到一定的提高，为更加有效合理利用蟹壳资源以及以后蟹壳资源的开发利用提供一些帮助。 关键词 超微粉碎；蟹粉；气流粉碎；粒径分布 2 Study on the superfine powder of crabs andthe basic properties Abstract Crab is the daily life of waste left after eating seafood and crab are abundant in Ca, calcium supplement is a good material. This paper studies the
4、shells on the market as raw material, the use of crushed shells ultrafine grinding technology, AMD selected by orthogonal test crab processing technology and the basic properties (absorption, solubility, dispersion) . Learned through the preparation of the crab meat by air grinding technology for ul
5、tra-fine powder, the effect is significant. Crab jet mill grinder with the AMD deal on the best treatment conditions: particle size 600 mesh feed, feed rate of 0.15g / s, air pressure is equal to 0.66 MPa, with 3 pieces. AMD crab meat on the nature of research, obtained superfine powder easily disso
6、lved in water and dispersed in the water faster. In this paper, the ultra-fine powder shells, crab shells to make a certain improvement of resource utilization, a more effective and rational use of resources and crab shells after the development and utilization of resources to provide some help. Key
7、 words Ultra-fine powder; crab meat; jet mill; particle size distribution 3 1.前言 1.1 概述 我国是渔业大国，据农业部渔业局统计， 2010年水产品总量达到 5350万吨，同比增长了 4.6%。今年 1-10月我国水产品进出口总量达到 549.7万吨，总额 159.9亿美元，其中出口 259.4万吨，出口额 106.6亿美元， 同比分别增长 9.2和 25.5。随着人口数量增多和经济的发展，陆地上可利用的资源越来 越少，世界各国开始关注海洋资源的开发利用。同时带来了一系列的问题比如一些实用价值低的水产原料（动物性
8、的和植物性的）以及食品加工中的废弃物（包括水产动物的头、尾、鳞、鳍、骨、皮、甲壳和内脏等）得不到充分利用等 1。我国虾蟹壳资源十分丰富， 据统计，我国每年生产海蟹、海虾约 5000 多万吨，由此产生的虾蟹壳资源在 1000 多万吨左右 仅浙江省舟山市就达几十吨，中国在如何充分利用虾蟹壳资源上技术支持和普通民众对于虾蟹壳价值的认识不够， 人们食用虾蟹等海产品以后，将虾蟹壳和日常生活垃圾一样随意丢弃，从而加剧了环境污染同 时也造成了资源不合理利用 。 如今中国对于虾蟹壳的利用在起步探索阶段 ，现有的加工利用 技术只能将少数虾蟹壳资源作为原料应用在鱼粉加工的过程中 ，绝大多数被用于生产甲壳素 等其他
9、虾蟹壳的衍生物。但是 因为 处于环境保护的考虑，一些为数不多能够 生产甲壳素 的 企业面临 着 停业 整顿甚至是倒闭 。因此 目前 水产品加工业急需解决的问题 是 如何把 虾蟹壳 资源进行合理并充分的利用， 同时 寻找新的生产方法 2。 虾蟹壳中富含对人体健康有益的营养素 ： Ca、甲壳素、虾青素、结合蛋白等 ，同时还含有 Fe、 Zn、 Cu等对人体有利的 微量元素 3。如果仅对虾蟹壳中 某一种营养素或是微量元素进行开发研究，以现在的技术都不是很成功，而且对其他营养成分还会造成一定的破坏 4。 超微粉碎是近 20 年迅速发展起来的一种新型加工技术， 为了克服颗粒内部的聚合力 以 机械、气流的
10、方法 为主 ，使物料 尽可能 破碎达到 10m 以下的 一种 加工技术 。一般来说， 据原料和成品颗粒的大小或粒度，粉碎可分为粗粉碎，细粉碎，微粉碎（超细粉碎）和超微粉碎（详见表 1） 5-7。超微粉碎 能在保证物料完整性的基础上，提高生物对物料的吸收性 。 已经在食品加工、医药和医疗行业、化工等得到了一定程度的应用。 目前， 超微粉碎技术 已经引起越来越多的人关注，虽然该项技术在中国起步较晚，目前开发研制的品种较少，但已显露出其特有的优势和广阔的发展前景 8。 表 1 粉碎类型 对 成品粒度 的影响 粉碎类型 原料粒度 成品粒度 粗粉碎 10-100mm 5-10mm 细粉碎 5-50mm
11、0.1-5mm 超细粉碎 5-10mm 100m 超微粉碎 0.5-5mm 10-25m 通过超微粉碎技术将各种虾蟹壳等 水产品加工过程中产生的 下脚料 进一步的 加工而 产生新的 微粉产品， 该微粉产品可以当作 肥料、饲料、生物提取原料 等 广泛应用在农业、畜 牧业、养殖业、保健等领域， 这样 可以最大限度地开发其再利用价值，项目既具4 有理论意义又具有实际应用价值。本 论文 文就是以舟山食品企业的下脚料之一的蟹壳为原料，找出一种新的加 工方法并研究其基本性质 。 2 实验材料、主要仪器与试剂 2.1 实验材料 蟹壳：由舟山常青海洋食品有限公司提供。得到原料后，先清洗干净，干燥并保藏。 蟹粉
12、由山东日照海货城阳光水产公司提供。 2.2 主要仪器 仪器名称 型号 生产厂家 中药粉碎机 台式微型气流粉 碎机 AO 型 宜兴清新粉体机械公司 原子吸收分光光度计 AA-6650 日本岛津 精密 pH 计 pHS-3C 型 上海精密仪器有限公司 旋转式水浴恒温振荡器 DSHZ-300 江苏太仓市实验设备厂 电热恒温液浴锅 HHS 型 上海棱光技 术有限公司 紫外分光光度计 Spectrumlab 54 上海棱光仪器有限公司 分光光度计 721 上海第三分析仪器厂 电子天平 BS110S 北京赛多利斯仪器系统有限公司 台式电子天平 TD3102 余姚金诺天平仪器有限公司 电热恒温鼓风干燥箱 D
13、GC-9140A 上海森信实验仪器有限公司 荧光显微镜 CoolSNAP C 广州明美科技有限公司 激光粒度仪 LMS24 瑞士华嘉 (香港 )有限公司 电导率仪 DDS-11C 上海雷磁仪器厂 2.3 主要试剂 试剂 （规格） 厂家 无水乙醇 （分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 氯化钠 （分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 氢氧化钠 （分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 苯酚 （分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 浓硫酸 （分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 碳酸钠 （分析纯 A.R） 宁波市化学试剂厂 无水硫酸铜 （分析纯 A.R） 国药集团化学试
14、剂有限公司 5 氢氧化钙 （分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司。 硫酸钾 （分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 盐酸 （分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 硼酸 （分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 硫酸铵 （分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 石油醚（分析纯 A.R） 中国医药（集团）上海化学试剂公司 甲基红（分析纯 A.R） 中国永嘉精细化工厂 无水乙醚（分析纯 A.R） 国药集团化学试剂有限公司 3 实验方法 3.1 超微蟹粉的制取 3.1.1 超微蟹粉制取的工艺流程 9 蟹壳的选取 清洗 干燥粗粉碎 筛分 超微粉碎样品 收集 理化性质分析 3.1
15、.2 操作要点 3.1. 2 .1 蟹壳的清洗 精选蟹壳原料，放入到清洗器中，用去离子水清洗 5 min，反复操作 4 次，直到蟹壳原料无杂质为止。 3.1. 2 .2 蟹壳的干燥 将清洗后的蟹壳原料置于真空干燥箱中，干燥温度为 50 进行 3-4h，使其尽可能的脱水 3.1.2.3 蟹壳的粗粉碎 使用中药 粉碎机粉碎 10min 制备粗 蟹粉，收集样品以供下一步实验使用，主要 利用中药粉碎机对蟹壳原料的打磨、剪切作用，使 蟹壳 原料充分破碎，并使颗粒内部产生内应力，有利于下一步实验的超微粉碎操作。 3.1.2.4 超微粉碎 选用不 同目数的标准筛，将粗 蟹粉 先用 200 目标准筛进行筛分，
16、然后把其筛下物依次过 300、 400、 500、 600 目筛，分别取筛上物用 AO 型台式微型气流粉碎机进行超细粉碎实验。 3.2 超微蟹粉的理化性质测定 3.2.1 粒度 分布 的测定 在 无水乙醇 放入一定量 的 超微蟹粉 进行 分散， 然后 将分散后的 超微蟹粉的 混悬液加入 采用 LMS24 激光粒度测定仪的测定杯中搅拌 然后 测定 超微蟹粉 的粒度分布，以 中位粒径 d50表示。 6 3.2.2 出粉率的计算 出粉率 =粉碎后得到超微粉体的质量 /被粉碎原料的质量 100% 3.2.3 溶解度 10测定 将准确称重的 1 g 市售蟹壳粉和 粒度分别为 1000， 150， 10m
17、 的超微蟹壳粉置于 100 mL 蒸馏水中，搅拌 0.5 h，静置沉淀生成取沉淀真空干燥至恒重，称重，计算蟹壳粉在水中的溶解度 。 溶解率 =1烘干后残渣的质量 /放入溶液原料的质量 100% 3.2.4 电导率的测定 取上清液 用电导率仪测定 电导率 ，使用光亮电极。 3.3 蟹壳成分的测定 3.3.1 灰分测定 11 测定方法 ： 瓷坩埚的恒重：将坩埚用盐酸 (1： 4)煮 1-2h，洗净晾干后，用三氯化铁溶液与蓝墨水的混合液在坩埚外壁及盖上写上编号，置于规定温度 (500-550 )的马福炉中灼烧1h，移至炉口冷却到 200 左右后，再移入干燥器中，冷却至室温后，准确称重，再放入马福炉内
18、灼烧 30min，重复上述操作，直至恒重 (两次称量之差不超过 0.5mg)。 炭化：精确称量 2g 样品于瓷坩埚，把坩埚置于电炉上，半盖坩埚盖，小心加热使试样在通气情况下逐渐炭化，至无黑烟产生。 灰化：炭化后，把坩埚移入已达到规定温度 (500-550 )的马福炉炉口处，稍停留片刻，再慢慢移入炉膛内，坩埚盖斜倚在坩埚口，关闭炉门，灼烧一定时间 至灰中无碳粒存在。打开炉门，将坩埚移至炉口处冷却至 200 左右，移入干燥器中冷却至室温，准确称重，再灼烧、冷却、称重，直至达到恒重。 计算： 灰分（ %） =(m3 m1)/(m2-m1)100% 式中： m1空坩埚质量 /g； m2样品加空坩埚质量
19、 /g； m3残灰加空坩埚质量 /g。 3.3.2 水分测定 测定方法 12：精确称取 2g 样品，置于已干燥、冷却并称至恒重的有盖称量瓶中，移入 95-105 的常压烘箱中，开盖烘 2-4h 后取出，加盖置干燥器中冷却 0.5h 后称重。重复两次操作，至前后两次质量差 不超过 2mg 计算恒重。 测定结果按下式计算： 水分质量分数或 g/100g 表示 = (m1 m2) / (m1 m3) 100 式中： m1干燥前样品与称重瓶的质量 /g； m2干燥后样品与称重瓶的质量 /g； 7 m3称重瓶质量 /g 3.3.3 糖含量测定 苯酚 -硫酸法 13：准确称取标准葡萄糖 20mg 于 50
20、0mL 容量瓶中，加水至刻度 .分别吸取 0.4mL、 0.6mL、 0.8mL、 1.0mL、 1.2mL、 1.4mL、 1.6mL、 1.8mL， 各以水补至 2.0mL，然后加 6%苯酚 1.0mL 及浓硫酸 5.0mL，静止 10min 摇匀，室温放置 20min 后于 490nm测吸光度。以 2.0mL 水空白，以横坐标为葡萄糖量 (g)，纵坐标为 吸光度 ，得标准曲线，如图 1 标准曲线的绘制： 图 1 总糖测定的标准曲线 3.3.4 钙含量的测定 EDTA 络合滴定法 14：取 2g 的蟹壳粉灰化，然后用 5mL 的浓盐酸和 5mL 浓硝酸硝化，移入 100mL 容量瓶中，用去
21、离子水定容 。这时蟹壳中的钙都转变成为钙离子，钙离子的含量即为蟹壳中钙的含量。钙离子测定是在 pH 为 12 13 时 ，以钙羧酸为指示剂，用EDTA 标准滴定溶液测定水样中的钙离子含量。滴定时 EDTA 与溶液中游离的钙离子仅应形成络合物，溶液的颜色变化由紫红色变为亮蓝色时即为终点。 3.3.5 蛋白质含量测定 微量凯氏定氮法：准确称取 0.5g 样品加入 0.15g 硫酸铜， 1.0g 硫酸钾及 15mL 的浓硫酸消化至液体呈蓝绿色再加热 30min，冷却定容 100mL；同时作空白实验。用微量定氮装置在强碱条件下蒸馏 ， 同时用 10%的硼酸吸收 ， 再用 0.01mol/L 盐酸滴定吸
22、液。 计算： C (V1-V2) M / 1000 Pro 质量分数 (%)= F 100% W 式中： C盐酸标准溶液的浓度 (mol/L)； V1滴定样品吸收液是消耗的盐酸标准溶液的体积 (mL)； V2滴定空白样吸收液时消耗的盐酸标准溶液的体积 (mL)； M氮的摩尔质量， 14.01g/mol； W样品的质 量 (g)； y = 0.0071x - 0.0255 R 2 = 0.9937 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0 20 40 60 80 100 8 F氮换算成蛋白质的系数； 4 结果与讨论 4.1 超微蟹粉加工工艺的确定 超微气流粉碎技术原
23、理是对空气进行压缩或者是加热蒸汽，喷嘴喷出经过压缩的空气或热气流，迅速膨胀产生高速气流，并在喷嘴周围形成极高的速度梯度，颗粒的载体是通过喷嘴产生的超音速高湍流气流，利用颗粒与颗粒之间或颗粒与固定板之间发生的冲击性挤压、磨擦和剪切等作用，使物料得到粉碎 15。气流粉碎机组成部件：气源、供料系统、超音速喷管、粉碎室、分级室、旋风收集、布袋收集（图 2）。 图 2 AO型台式微型气流粉碎机 就目前的气流超细加工技术而言，我们可以把物料粉碎成为 10m(1250 目 )甚至达到 1m(12500 目 )以下的超细粉末。同时经过超细粉碎以后的物料有以下特点 : 空气作为进行气流粉碎的动力，物料在高速气流
24、的带动下高速运行进行自我撞击，从而实现粉碎物料的目的；成分的粉碎腔体对产品污染极少，只要空气经过净化，就不会造成新的污染源，具有较强的抗污染性。压缩空气会使喷嘴处绝热膨胀导致系统温度下降，所以整个粉碎过程是在低温环境下进行的而且时间很短，这样可以尽可能的 避免粉碎过程中化学物质的损失。气流粉碎是一种物理粉碎方法，不发生任何化学变化，不改变物质的原有化学性质。通过对产品粒度的分级调整，不仅减少了“大颗粒”的同时也避免了粉碎过度，保证了粒度均匀。粉体颗粒表面光滑、颗粒形状规则近似球形。由于粉碎条件是负压状态，所以在粉碎过程中不发生任何泄漏 16-18。 超微粉体一般 是一种 由粒径大小不同的粒子
25、的 多分散颗粒体系 。 产品粒度是粉体粒子大小的量度，一般来说， 当被测颗粒的某种物理特性或物理行为与某一直径的 相 同 质地的 球体（或组合） 十分 相近时，就 可以把 该球体的直径（或组合）作 为被测颗粒的 等效粒径 。 粒径 d10 表示该等效直径的颗粒占被测量的 10%；中位粒径 d50 表示该等效直径的颗粒占被测量的 50%；粒径 d90 表示该等效直径的颗粒占被测量的90%。 影响气流循环粉碎效果的因素比较多，除 了 气流粉碎机的结构参数 19外，还有其他几个操作因素，如进料粒度、 进料速度 、粉碎次数、气流压力等。为了寻找各因素对气流循环粉碎过程的影响程度，本实验首先对以上 4 种影响因素进行单因素实验，粉 碎效
