骨素美拉德反应罐的研制.pdf

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1、822化工机械2013年骨素美拉德反应罐的研制+贾伟料董宪兵张春晖李侠孙红梅李银(中国农业科学院农产品加工研究所，农业部农产品加工综合性重点实验室)摘要针对可食性动物骨素美拉德反应的物料中蛋白与油脂含量高、水含量低、含盐量为饱和以及粉剂添加量多等特点，设计了一种适用于物料流动性差、粘度高的可食性动物骨素关拉德反应(Maillardreaction)装置。该反应装置通过优化反应罐体设计、搅拌装置系统以及夹套设计等关键结构单元，可以使物料混合均匀，缩短搅拌器的混合时间，减少搅拌轴功率，增加流体湍流程度，减少结焦现象，促进热反应进行．使美拉德反应更加

2、充分彻底。关键词美拉德反应罐骨素研制中图分类号TQ053．2文献标识码B文章编号0254-6094(2013)06-0822-03我国是畜禽生产和消费大国，肉类总产量近8200万t／a，连续20多年居世界首位。每年产生的各类畜禽骨约2000万t，骨资源极为丰富，但绝大多数禽畜骨没有得到充分利用，不仅造成巨大的浪费，还会引起环境污染等问题⋯。畜禽骨中含有丰富的蛋白质、脂类及矿物质等营养成分，具有很高的开发价值”。4J。利用畜禽骨加工生产骨素及其衍生化天然肉昧香精，不仅可以提高骨产品的附加值，同时还能充分利用骨资源，减少环境污染瞪’6]。肉味香精生

3、产的主要原理是模拟肉类物质在加热过程中产生风味物质的反应。骨素经适度水解后，再配合氨基酸、维生素、还原糖及脂肪等物质，经美拉德反应形成香气浓郁圆润、口感醇厚逼真的肉味香精⋯。以骨素为主要原料生产各种肉类风味特征典型，香气纯正，风味浓郁，品质稳定的高附加值天然肉味香精，是拓展骨素产品应用范围的重要途径。生产上通常使用的成味香精美拉德反应罐采用普通的通体夹套，搅拌设计一般为锚式搅拌，轴与搅拌器的连接板均为无夹角平板旧o。参与骨素美拉德反应的物料特点是蛋白含量、油脂含量和粘度很高，水分含量却较小、流动性差，含盐量为饱和状态、粉剂物料添加量多。为了将外

4、加物料快速地在高粘度液体中搅拌混合均匀，保证反应过程中罐内物料温度均一，避免出现含有高蛋白的料液结焦等问题，需要对骨素美拉德反应罐的设计进行优化。1总体设计1．1结构组成骨素美拉德反应罐主要包括反应罐体、搅拌系统(搅拌电机、搅拌减速器、刮板搅拌)及夹套加热系统等操作单元。投料孔为垂直方向，设计有防掉落网，下部出料口配备无滞留底阀，夹套进蒸汽口与冷凝水出口各为对称两个，温度探头分为上、中、下3个，在搅拌轴底部设计有可拆卸的扇形刮板。图1为反应罐的结构示意图。1．2工作原理骨素美拉德反应是在较高温度下进行的热反应。美拉德反应罐使用前需要关闭无滞留底

5、阀，之后加人经计量的液体物料。随后打开垂直投料口，加入美拉德反应需要的物料。加入之前，需要先开启搅拌电机及减速器，此时在搅拌轴的带动下，刮板搅拌、推进搅拌、框式搅拌全部随搅拌轴转动。刮板搅拌上安装的带弹簧的聚苯丙烯刮板；农业部“948”项目(2011G8)；国家科技合作与交流专项(010S2012ZR0302)；科研院所技术开发研究专项(2012EGl34236)；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(2012ZL034)。一贾伟，男，1977年9月生，工程师。北京市，100193。第40卷第6期化工机械823图1骨素美拉德反应罐的结构示意图

6、1——一冷凝水口；3——刮板搅拌；5——推进搅拌桨；7——框式搅拌：9——保温层；1I——垂直投料门；13——清洗球；15——中温度探头；17——底部温度探头19一一无滞留底阀2——夹套封头；4——聚苯丙烯刮板；6——框式搅拌横粱；8——进汽口；IO——防滑落网；12——搅拌电机及减速器14——上温度探头；16——夹套折流板；18——底部扇形刮板；对粘附在罐壁的物料进行刮壁，框式搅拌横梁与轴存在45o夹角形成向下推力。搅拌启动后再加入固体物料，防滑落网可以阻止较大的异物落入罐内。为了防止加入的固体物料沉积到搅拌轴支承座下的死角内，底部扇形刮板能

7、够将物料搅动溶解。此时开启蒸汽，蒸汽通过夹套折流板和夹套封头对罐体内部物料加热，形成的冷凝水通过冷凝水I=l排出。为防止操作人员烫伤或热量散失，对罐体增加保温层。将垂直投料口关盖，进行反应。反应过程中观察上温度探头、中温度探头和底部温度探头的温度，调节搅拌速度和搅拌方向。反应完成后关闭蒸汽，打开无滞留底阀出料。出料完成后关闭搅拌，并开启清洗球对罐体内壁进行清洗，完成整个反应过程。2反应罐主要部件的设计优化2．1罐体设计以3000L的骨素美拉德反应罐设计为例来说明。罐体为不锈钢焊接结构，简体壁厚为6ram；下封头为标准椭圆形封头，壁厚6mm；罐体

8、材料为SUS304不锈钢，罐体外焊有夹套，材料为Q235一B；罐体支承方式为底部支承(3个支腿)。罐体的设计、制造及检验均遵循GB150-98{钢制压