文献类型： 中文期刊

作者： 郭鹏敏 ¹ ; 王真森 ¹ ; 裴振红 ² ;

作者机构： 1.中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所

2.山东洁晶集团日照化工二厂

期刊名称： 渔业现代化

ISSN： 1007-9580

年卷期： 2000 年 04 期

页码： 6-7

摘要： 1　概述褐藻酸是褐藻胶生产过程中的一个中间产品(生产褐藻酸成品例外 )。褐藻胶系褐藻酸、褐藻酸与某些金属离子或有机碱类反应的生成物 ,以及褐藻酸的一些衍生物的统称。不同类型的褐藻胶有不同的用途 ,主要应用在食品、印纺、医药、化工、农药、饵料等领域。褐藻胶生产过程中的脱水是其重要的工序 ,但长期来存在劳动强度大、操作不连续、脱水时间长等问题。 80年代初 ,曾从国外引进及自行研制了一些脱水设备作为第一级脱水 ,然后将褐藻酸粉碎 ,装入尼龙袋用平板机压榨 ,并重复 2至 3遍 ,整个脱水过程持续 7小时左右。因此 ,褐藻酸一步法脱水技术是生产上急需解决的课题。本文通过对褐藻酸物性与脱水性能的分析 ,探索褐藻酸连续脱水技术。2　褐藻酸物性与脱水性能2 .1　褐藻酸凝胶从海带中得到的水溶性褐藻酸碱金属盐过滤液加入氧化钙凝聚剂 ,浓缩析出疏水性的褐藻酸钙凝胶 ,再用盐酸洗脱转化成褐藻酸凝胶 ,其中含有残酸及生成物等不纯物会对产品粘度、纯度、透明度等产生不良影响。因此褐藻酸凝胶需进行充分水洗 ,使这些不纯物降到最低限度。但褐藻酸凝胶具有极强的亲水性 ,水洗后约膨胀 50倍 ,这种性质决定了褐藻酸脱水的难度。2 .1　褐藻酸含水量与脱水率经水洗的褐藻酸自然沥水后其含水率为 95～ 98% ,下一道中和反应将褐藻酸转化成褐藻酸钠 ,我国大多数企业采用固相转化工艺 ,工艺要求褐藻酸水份控制在 65～ 70 %之间 ,由此算出褐藻酸的脱水率为 84～ 94%。褐藻酸含水率与脱水率如图 1所示。由图中可见 :褐藻酸含水由 98%降到 96% ,脱水率达 50 % ;含水由 98%降到 90 % ,脱水率达80 % ;含水 90 %以下脱水率变化趋缓 ,还剩下1 4%的脱水率。2 .3　脱水时间与压力对脱水率的影响试验用同一浓度、同一聚合度的褐藻酸 ,使用单螺杆脱水机在不同出口压力、不同转速下进行脱水 ,脱水后褐藻酸含水率如图 2所示。由图中可见 :1转速越快 ,褐藻酸含水越高 ,脱水率越低 ;2压力越大 ,褐藻酸含水越低 ,脱水率越高。图 1图 2但是 ,转速越低 ;出口压力越大、螺杆输出产量越低 ,出口压力过大 ,螺杆将不输出物料。2 .4　褐藻酸含水量与物理状态下的脱水性能褐藻酸所含水份是在其大分子长链中许多亲水性的空隙里。通过实验观察到 ,褐藻酸含水 95～ 98%时固形物含量只有 2～ 5% ,却容纳着所有水份呈流体状态 ,此阶段脱水很容易跑料 ,只需很小的压力进行缓慢的脱水。当含水降到 90 %以下时 ,褐藻酸密集度逐渐提高 ,形成饱醮水的棉絮状态 ,这一阶段可渐渐提高压力进行脱水。当含水降到 80 %以下时 ,褐藻酸密集度增强形成较干的棉絮状态 ,水份较难挤出 ,这一阶段需要较大的压力进行脱水并需持续 ,让水份渗出有一形成间隙通道的时间。在实验中又观察到 ,这一阶段褐藻酸表面容易形成致密层 ,使水份逸出的通道受阻 ,必须阻止致密层形成才能进行有效脱水。3　褐藻酸一步法脱水技术根据褐藻酸含水量与物理状态下的脱水性能 ,将脱水过程分为三个阶段。第一阶段为 98～90 % ,第二阶段为 90～ 80 % ,第三阶段为 80～70 %以下。根据褐藻酸物性 ,实现连续脱水可应用螺杆机械输送的机理 ,螺杆输送机有单螺杆、双螺杆两种形式。3.1　单螺杆输送机理应用试验褐藻酸通过单螺杆试验观察到 ,含水由 98%降到 80 %左右 ,螺杆正常输送 ,当含水降到 78%以下时 ,褐藻酸与螺杆一起回转 ,螺杆将失去输送作用。因单螺杆自出料口到进料口螺槽为一个连续的固体床 ,出料口压力将通过固体床传递 ,褐藻酸连续向前推进的同时水份不断地降低 ,褐藻酸密集度逐渐增强且与内网接触的表面经移动摩擦形成了致密层 ,褐藻酸表层里的水份逸出受阻。褐藻酸受到各种作用力的结果其轴向推进力小于褐藻酸与内网之间的摩擦力 ,出现打滑跟转 ,以致不能被继续往前输送。3.2　双螺杆输送机理应用试验褐藻酸通过双螺杆试验观察到 ,在输送、脱水过程中两根互相啮合的螺杆异向回转 ,一根螺杆的啮合部分一定程度上阻止了另一根螺杆中的物料随螺杆回转 ,克服了褐藻酸与内网的打滑现象 ,形成对物料的强制输送。在二根螺杆啮合区的上部有一较高的压力区 ,下部有一低于上部的压力区 ,褐藻酸在这些区域里得到剪切、流动 ,阻止了致密层的形成 ,可连续的输送、脱水 ,达到脱水工艺控制参数。3.3　褐藻酸一步法脱水技术由以上分析可见褐藻酸第一阶段脱水其所需压力小 ,但处理量很大 ,在这一阶段将除去 80 %的含水 ,相应褐藻酸的体积亦大大缩小。这些特性正附合单螺杆的挤压力小、输送能力强的特性。因此用单螺杆来实现第一阶段的脱水较为理想。褐藻酸第二、第三阶段的脱水 ,其处理量已大大减少 ,但要求压力较高 ,而这些正是双螺杆所具特性之处。这时物料所需的脱水压力是通过螺距的逐节减小 ,底径逐渐增大来实现的 ,即通过螺杆各节几何压缩比的变化设计出这二个阶段脱水所需的压力梯度。单螺杆结构简单 ,处理能力强 ;双螺杆处理量小 ,但脱水性能好 ,将一台单螺杆和一台双螺杆组合成一套机组来实现一步法连续脱水过程是较为理想的方案。下面为一步法脱水机组的试验测试数据。单螺杆予脱水机双螺杆脱水机转速 ( rpm )出料含水率 ( % )转速 ( rpm)出料含水率 ( % )2 .589.90 .92 69.6　　由上表结果可以看出 :褐藻酸经单螺杆脱水达到 89.9%含水 ,经双螺杆脱水达到 69.6%含水 ,实现了一步法脱水的研究目标。4　结论通过对褐藻酸物性与脱水性能研究 ,应用单螺杆与双螺杆输送特性连续性进行三个不同阶段的脱水 ,从试验数据得出 :这一技术的研究是成功的 ,填补了我国褐藻酸连续脱水技术的空白 ,为我国褐藻胶连续化生产奠定了基础 ,也将给褐藻胶生产企业带来很大的经济效益褐藻酸一步法脱水技术$中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所!200092上海市赤峰路63号@郭鹏敏 @王真森$中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所!200092上海市赤峰路63号 $山东洁晶集团日照化工二厂@裴振红