畜禽骨生产骨髓类调味品

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 国内早有以畜禽骨为原料，加工骨髓类调味品的生产企业，其工艺引自日本。生产过程是：先将蒸煮釜中的水加温至85℃或直接加入85℃的热水，然后加入经过清洗的整骨料，在2h内缓慢升温至110℃，维持2～3h，再用2h左右的时间升温至115℃，并在115℃下维持3h，然后排气，在微沸的情况下再用2～3h“闷火”，（即有一个回味过程）使之风味更醇正，最后放料，进行固液分离、油水分离。其中蒸煮液经浓缩至固含量30％左右，经美拉德反应，并加油、加辅料调质乳化后制成呈浓厚畜禽骨香味的膏状调味品。蒸煮后的残骨、残渣烘干粉碎后作为饲料出售。

    这种工艺的优点是产品的风味醇正，特别受到日本人的青睐。国内著名的调味品生产企业，如日本味之素（中国公司）、广东的汇香源、优宝，山东的京日丸善、中科凤祥等，都采用这种工艺生产（其中的关键设备蒸煮釜、浓缩器均由天宇企业制造）。该工艺也存在产品得率低、原料利用率差等不足，鲜骨提取物中的含固量仅3％，骨油在5％左右，而占鲜骨总量15％左右的肉泥、骨髓及10～30％的残骨仅作为饲料，附加值不高。加之提取时间长，从准备到出料，每一料的提取时间达18～20h。又因提取和浓缩分别进行，能耗很高。生产设备庞大，需专用分离机进行固液分离和油水分离，动力消耗大，投资和操作费用都比较高。还因是开放式出料，车间的湿度大，给洁净生产带来一定的难度。

    2003年，国内一位立志开创适合中国国情、资源利用率高，并且符合中国人消费习惯和风味的调味品专家，在国内首先提出畜禽骨加工“吃光用尽”新工艺的设想。其要点是：将动物的骨头破碎后蒸煮，对蒸煮液进行油水分离后浓缩，制成浓缩高汤，作为复合调味品的基料；或经美拉德反应，并加油、加辅料调质乳化后制成呈浓厚畜禽骨香味的膏状香精香料。对蒸煮后的骨渣酶解，酶解物固液分离、浓缩后，加入其它辅料制成独特风味的调味品；酶解物固液分离后的骨屑再经洗涤、脱水、干燥、粉碎制成骨粉，作为食品添加剂或药品钙源出售。这样，畜禽骨的资源得到充分利用。

    2004年起，我与这位专家联手合作，进行新工艺及工业化生产设备的研究和开发。我们用鲜猪骨进行新工艺小试，结果是令人满意的。与现有工艺相比，提取物中的含固量8.13％，比国内现有工艺提高1.7倍；骨油10.23％，比国内现有工艺提高1倍；同时得到相当于15.22％肉的骨髓、肉泥酶解物和13.79％的高品质骨粉，产品总得率为47.37％。

    据此测算，这是一个能给企业带来滚滚财源而又富有挑战性的项目。以鲜猪骨为例，原料的价格6000～9000元/h，按现有工艺，每吨鲜猪骨可生产含固30％的呈猪肉香味膏状调味品150㎏，市场价5万元/h，出口价折人民币10万元/h左右，骨渣类副产品200㎏，1000元/h。总价值为国内1.02万元，出口2.02万元，原料增值1.2～2.0倍。采取新工艺后，不考虑出口，每吨鲜猪骨可生产含固30％的呈猪肉香味膏状调味品380㎏，含固30％的香精香料100㎏，食品或药品级的高品质骨粉130㎏，总价值2.33万元，原料增值3.1倍。按日加工50 h鲜猪骨、产品全部内销计，每年可给企业新增近2亿元的利润。但要实现工业化生产，还有许多技术难题要解决。为此，我们决定通过中试进一步摸索工业化生产的参数。

    二、中试概况

    2004年5月，我们到国内某生产调味品的企业，利用该企业现有设备进行新工艺中试工作。提取浓缩部分使用常规的300L热回流提取浓缩机组，美拉德反应和酶解反应用200L反应釜。中试的步骤是，取清洗后沥水的猪骨用压碎机压碎至≤0.5㎝3大小，测碎骨的堆比重约1.27，称重101kg，为防止出料时堵塞管道，将碎骨装入5只不锈钢网袋中。然后向提取罐中加水200kg，升温至85℃，再将碎骨、辅料（装在纱布袋中）、调味品投入。第一次常压微沸蒸煮2h，升温至115℃保持微沸蒸煮1h，放出蒸煮液162.7kg，接着浓缩，二次蒸汽冷凝水则回流到提取罐。1h17min后，放出浓缩液11.6kg，用体积称重法测比重为1.14。然后向提取罐内补水至原液位进行再次蒸煮，在115℃保持微沸蒸煮1h13min。考虑到因碎骨放在网袋中，提取不充分，故闷存一夜，第二天稍升温后放料再次浓缩1h52min，浓缩液18.01kg，用体积称重法测比重为1.15。第一批提取浓缩产出比重1.146的浓缩膏29.61kg，油8.78kg，放出残渣76.1kg。令人高兴的是，产品的得率接近预期目标，风味好于原工艺。第二批的操作程序同上，投入碎骨104kg，产出比重1.138的浓缩膏27.7kg，油约3kg，放出残渣81.3kg，与第一批料不同的是，出油量明显减少。

    我们分析，将碎骨装入网袋中，虽可解决堵塞问题，但仍会影响产品出率，而且大生产中也不可能采取这种方式，于是决定用200L反应釜进行第三次中试，将碎骨直接装入釜中，用同样的工艺进行蒸煮，在蒸煮过程中定期取样测定蒸煮液的蛋白含量，以确定在此条件下的效果及时间。结果是令人满意的，在3h内，只需一次蒸煮，其蛋白含量就达到上二次的效果。由此可见，散装加适度搅拌，会大大缩短提取时间。提取浓缩液含固量7.52％，骨油9.74％，骨髓、肉泥酶解物9.49％，骨粉15.20％，产品总得率为41.95％，是小试的88.56％。

    中试结果表明，新工艺在技术上是可行的，但用现有常规设备难以达到工艺要求，也不能充分体现新工艺的优越性。在中试过程中，我们意识到，新工艺在工业化生产中，将面临产品风味的保持和提取液的排出与分离这两大难题。尤其是骨头破碎后，同样的工艺条件，溶出的成分多，提取液中含有呈不规则棱角状的骨屑、呈胶体状的骨髓和大量的肉泥，如何在设备上保证提取液顺利排出，并同时进行固、油、水分离而使生产连续进行。因此，应先设计一套小型专用设备，再通过一段的实践，以进一步确定工业化生产的工艺参数和设备选型。

    三、小型生产线简介

    在总结中试经验教训的基础上，我和天宇企业的一位设备专家合作，用3个多月时间，在该企业设计、制作了国内第一套用于动物、植物和海洋生物提取浓缩分离的小型多功能研发装置。

    小型多功能研发装置主体设备为300L，由提取、浓缩、油水分离、精馏、生化反应、调质及真空共七部分组成，可用水或其它溶剂对动物、植物和海洋生物进行提取浓缩分离，也可以截留并精馏其风味物质，日处理原料的能力为300～500㎏。

    2004年10月，小型装置安装完毕进入调试。首先用水对进行冷模试验和测定。从常压蒸发试验的情况看来，该装置加热器、提取罐、再沸器的蒸发能力分别为54㎏/m2·h、52㎏/m2·h和54㎏/m2·h，都达到了设计要求。接着用猪骨、鸡骨、香菇、植物香料分别进行提取浓缩分离和截留风味物质的试验，结果表明，这套小型装置显示出工艺适应性好、操作弹性大、节能、节溶及多功能等特点。用猪骨提取时，其浓缩液风味纯正，呈淡乳白色，香气宜人。传统工艺的酶解浓缩液呈深灰色，作为食品的调味品，这种色泽令人难以接受，而小型装置的酶解浓缩液呈浅灰色，可调性强，提高了产品的档次。产品得率分别为：提取浓缩液含固量9.52％，骨油10.12％，骨髓、肉泥酶解物10.13％，骨粉14.46％，产品总得率为44.23％，是小试的93.37％，比中试提高4.81％。用猪骨提取时，其骨油的香味特别浓，可能是民间所说“靠骨香”的缘故吧。因骨头破碎而带来的提取液排出与分离难题也初步解决。用香菇和植物香料提取时，由于设有截留风味物质的装置，提取浓缩液的香味袭人。以上这些，都是常规设备难以达到的。

    随后，我们又设计了300L通用型、经济型生产线各一套，已于2004年12月、2005年1月份别在湖南、天津两个企业投入使用。

    四、日加工50吨畜禽骨抽提物生产线的设计思路及说明

    1、设计思路：在此基础上，我们又设计了目前国内最大的日处理50吨畜禽骨抽提物生产线，将在2005年7月投入使用，该生产线的设备要能充分体现中试及小型生产线的工艺意图，真正做到高产、优质、低耗，使资源得到充分利用和增值，给企业带来实实在在的效益。具体体验在：
    （1）设备投资要比传统工艺有大幅度的减低；
    （2）产品得率比传统工艺设备有大幅度提高；
    （3）提取时间要比由传统工艺设备有大幅度的缩短；
    （4）能耗要比传统工艺设备有大幅度的减低；
    （5）能够最大限度地保持被提取物的营养和风味；
    （6）生产线能长周期连续正常运行，工艺适应性好，可在常压、加压和真空条件下提取、浓缩；无需改造可直接用于其它动物、植物和海鲜调味品，稍加改造可以生产天然香料、色素及果蔬花卉浓缩饮料。
    （7）采用全封闭操作，配套CIP系统后，可达到GMP的标准； 
    （8）技术含量高，在现有同行中处于领先地位，5年后也不落后。
    3、关键设备：定制提取罐为直筒型带夹套的压力容器，工作容积6 m3，是本生产线的关键设备，关系项目的成败。我们对提取罐的设计跳出内置吊蓝、从上部进出料的常规模式，从根本上解决了提取液排出极易堵塞的最大难题。出料采用配置调频电机的搅拌、出渣一体器排出，有效地解决了集中出料需大型存放容器和污染场地问题。搅拌、出渣一体器的另一作用是，在蒸煮过程通过搅拌，十分有利于料层的传质与传热。由于采用上述设计，提取罐的上下盖的直径分别为600mm和400mm,省去笨重的上盖和结构复杂的下快开门，使设备简单而实用。这种设计还使厂房的高度降低，顶部承重量减轻，减少了厂房的投资。
    用简单而实用的设备满足复杂的工艺技术要求，并使操作简易化，这也是我多年来追求的目标，希望能被生产企业接受。

    4、技术创新：本设计最大的卖点是资源得到充分而有效地利用。除了能较好地体现出“吃光用尽” 的愿望，在能源的综合利用上也较好地体现了系统工程的理念，在技术上有四项创新：
    （1）将提取和浓缩组成一个动态平衡系统，在提取过程中，骨头和溶媒之间始终保持最大的浓度递度，有效物质快速溶出，不仅提取速度快，收率比常规提取工艺提高1倍以上。由于采用分罐常压或加压提取、集中减压浓缩的独特工艺设计，降低了设备投资；
    （2）将提取和浓缩组成一个系统利用能源的整体。如前所述，提取罐中的蒸煮液以雾状直接喷入处于负压状态下的蒸发室，使110℃的高品位热量直接得到利用；二次蒸汽经预热器，回收了本由冷凝器冷却的汽化潜热，使重新回到提取罐新鲜溶媒加热至50℃左右，无需另费蒸汽加热而直接使用，同时又减轻了冷凝器的负荷，节约了冷却水；
    （3）除了能源的系统利用外，对“水”也不放过。提取结束后，利用提取罐的余压将稀蒸煮液压出分离动物油后，重新抽入提取罐内重复利用；固液分离后骨渣先由冷凝水进行预清洗，清洗后含有丰富蛋白质的冷凝水抽回冷凝水贮罐继续用于提取；就连蒸汽冷凝水、冷却水也得到回收或循环使用。 
除此之外，在提取罐、浓缩器等主要设备上还配置了背压阀、电磁流量计、浮子流量计等自动或有利于操作控制的仪器。
正因为上述的技术创新，生产线的主要设备由现有生产线的33台减少到28台，设备的总容量由94吨下降到72吨。预计新的生产线与常规工艺相比，投资减少40％，其中仅提取罐由8台10吨减为4台6吨，加上去掉价值28万元的卧旋分离机，就使投资减少200万元以上。提取时间由18～20h下降到4h以内。同时，可节约蒸汽50％，节约纯净水80％，节电15％，其它目标都能达到或超过预期。