用亞臨界水熱解節(jié)肢動(dòng)物外殼制備幾丁質(zhì)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用亞臨界水熱解節(jié)肢動(dòng)物外殼制備幾丁質(zhì)的方法。本發(fā)明首先將節(jié)肢動(dòng)物外殼粉碎，并將該粉末與水混合。然后將混合物放入半間歇式反應(yīng)器中，在200～360oC溫度條件下萃取提純10～120分鐘，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至常溫。最后將所得混合物過濾，固體在105～150oC干燥直到固體質(zhì)量不變得到幾丁質(zhì)，濾液回用。本發(fā)明利用亞臨界水處理節(jié)肢動(dòng)物外殼制備幾丁質(zhì)，該方法有效的簡(jiǎn)化了工業(yè)制備幾丁質(zhì)的工藝步驟，而且對(duì)環(huán)境不造成污染，同時(shí)反應(yīng)后濾液可以有效的回用。
【專利說明】用亞臨界水熱解節(jié)肢動(dòng)物外殼制備幾丁質(zhì)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于亞臨界萃取領(lǐng)域，涉及一種生物質(zhì)提純技術(shù)，具體涉及節(jié)肢動(dòng)物外殼中幾丁質(zhì)的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]幾丁質(zhì)是廣泛存在于真菌的細(xì)胞壁和節(jié)肢動(dòng)物的外骨骼中，是自然界中第二大豐富的多聚糖。由于幾丁質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)與植物纖維素非常相似，故幾丁質(zhì)又稱做動(dòng)物性纖維。幾丁質(zhì)在強(qiáng)堿的作用下分解成脫乙酰幾丁質(zhì)和乙酸，并且脫乙酰幾丁質(zhì)被國(guó)際醫(yī)學(xué)營(yíng)養(yǎng)食品學(xué)會(huì)命名為第八大生命要素，越來越受到關(guān)注。
[0003]幾丁質(zhì)廣泛運(yùn)用于工業(yè)，醫(yī)藥以及化妝品領(lǐng)域。它可以作為廢水凈化材料，染料，粘合劑和傷口愈合劑，甲殼素還能活化細(xì)胞，防止細(xì)胞老化，促進(jìn)細(xì)胞新陳代謝。
[0004]凡是含幾丁質(zhì)的生物體都可用作制備幾丁質(zhì)的原料。從生產(chǎn)成本考慮，則常用蟹殼和蝦殼。蟹殼和蝦殼是水產(chǎn)加工中產(chǎn)生的固體廢棄物，任意排放會(huì)造成環(huán)境污染。隨著我國(guó)對(duì)蝦養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，對(duì)蝦加工產(chǎn)生的蝦頭、蝦殼數(shù)量很大，是很好的生產(chǎn)幾丁質(zhì)的原料。
[0005]工業(yè)上制備幾丁質(zhì)主要可分為脫蛋白質(zhì)，去礦物質(zhì)和褪色三個(gè)步驟，如圖1所示。蝦蟹殼等節(jié)肢動(dòng)物外殼中含有大量的無機(jī)鹽，其中主要是碳酸鈣，還有少量碳酸鎂，以及半微量和微量的鉛、汞、砷、錳、鐵等。這些金屬的鹽酸鹽都易溶于水，因此用稀鹽酸浸泡節(jié)肢動(dòng)物的外殼時(shí)，其中的無機(jī)鹽轉(zhuǎn)換成其鹽酸鹽而溶于水中，通過洗滌、分離即可除去其無機(jī)鹽。除鹽酸外，也可用甲酸和硝酸等。節(jié)肢動(dòng)物中蛋白質(zhì)的數(shù)量也很大。蛋白質(zhì)是一類兩性化合物，既能溶于堿，也能溶于酸，一般而言，在堿液中溶解得快一點(diǎn)，也安全一些。同時(shí)，蛋白質(zhì)在堿液中水解得稍慢一點(diǎn)，而在酸液中快一點(diǎn)。用稀酸浸泡節(jié)肢動(dòng)物外殼時(shí)，會(huì)有一部分蛋白質(zhì)溶解出來；用稀堿液浸泡，可將殼中的蛋白質(zhì)全部溶解萃取出來。當(dāng)然也可以用蛋白酶水解出去殼中的蛋白質(zhì)。這樣剩`下來的就是幾丁質(zhì)。
[0006]然而，此方法使用大量的的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿，而且工藝繁瑣。因此，研究開發(fā)簡(jiǎn)潔、環(huán)境友好的幾丁質(zhì)制備工藝具有重要意義。
[0007]亞臨界水是在溫度范圍為100到374度之間，通過加壓的方式仍然保持液體狀態(tài)的水。與常溫狀態(tài)的水相比，亞臨界水具有較高離子積和較低的介電常數(shù)，這兩個(gè)特點(diǎn)預(yù)示著亞臨界水能夠作為有機(jī)溶劑和酸性催化劑使用。亞臨界水可以有效地將魚類加工廢棄物中的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為氨基酸，亞臨界水也能對(duì)染料進(jìn)行脫色處理。同時(shí)，由于亞臨界水具有很高的離子積，因此能有效的溶出生物質(zhì)中的礦物質(zhì)。所以，亞臨界水處理能夠有效的代替圖1中的脫蛋白質(zhì)，去礦物質(zhì)和脫色三個(gè)步驟，在有效的簡(jiǎn)化幾丁質(zhì)制備工藝的同時(shí)，并對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的主要目的是用亞臨界水處理節(jié)肢動(dòng)物外殼制備幾丁質(zhì)，主要是利用節(jié)肢動(dòng)物外殼為原料，用亞臨界水在半間歇式或間歇式反應(yīng)器中處理。其步驟如下:1)將節(jié)肢動(dòng)物外殼(蟹殼，蝦殼，蟬殼)粉碎，并將該粉末與水按質(zhì)量比10~70%:90~30%混合。[0009]2)將混合物放入半間歇式反應(yīng)器中，在200~360°C溫度條件下萃取提純10~120分鐘，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至常溫。[0010]3)將所得混合物過濾，固體在105~150°C干燥直到固體質(zhì)量不變得到幾丁質(zhì)，濾液回用。[0011]本發(fā)明利用亞臨界水處理節(jié)肢動(dòng)物外殼制備幾丁質(zhì)，該方法有效的簡(jiǎn)化了工業(yè)制備幾丁質(zhì)的工藝步驟，而且對(duì)環(huán)境不造成污染，同時(shí)反應(yīng)后濾液可以有效的回用。
【專利附圖】

【附圖說明】[0012]圖1為現(xiàn)有的工業(yè)制備幾丁質(zhì)的工藝流程圖； 圖2為本發(fā)明的具體工藝流程圖； 圖3為半間歇式亞臨界水處理的具體流程； 圖4為間歇式亞臨界水處理的具體流程； 圖中:1.反應(yīng)器；2.電爐；3.節(jié)肢動(dòng)物外殼；4.熱電偶；5.高壓泵；6.過濾器；7.調(diào)壓閥；8.水泵；9.水槽；10.反應(yīng)器；11.電爐；12.節(jié)肢動(dòng)物外殼。
【具體實(shí)施方式】[0013]下面通過具體實(shí)施例和圖1、圖2對(duì)本發(fā)明作具體描述。但以下實(shí)施例僅僅為了本發(fā)明的具體說明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。[0014]實(shí)施例1 將節(jié)肢動(dòng)物外殼(蟹殼等)在粉碎機(jī)內(nèi)粉碎，將蟹殼粉末與水按照質(zhì)量百分比10%和90%比例混合并放入亞臨界反應(yīng)裝置中，在200°C條件下反應(yīng)120分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻過濾，將殘?jiān)?05°C干燥直到質(zhì)量不變得到幾丁質(zhì)，濾液回用。[0015]實(shí)施例2 將節(jié)肢動(dòng)物外殼(蟹殼等)在粉碎機(jī)內(nèi)粉碎，將蟹殼粉末與水按照質(zhì)量百分比20%和80%比例混合并放入亞臨界反應(yīng)裝置中，在240°C條件下反應(yīng)100分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻過濾，將殘?jiān)?10°C干燥直到質(zhì)量不變得到幾丁質(zhì)，濾液回用。[0016]實(shí)施例3 將節(jié)肢動(dòng)物外殼(蟹殼等)在粉碎機(jī)內(nèi)粉碎，將蟹殼粉末與水按照質(zhì)量百分比30%和70%比例混合并放入亞臨界反應(yīng)裝置中，在280°C條件下反應(yīng)80分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻過濾，將殘?jiān)?20°C干燥直到質(zhì)量不變得到幾丁質(zhì)，濾液回用。[0017]實(shí)施例4 將節(jié)肢動(dòng)物外殼(蟹殼等)在粉碎機(jī)內(nèi)粉碎，將蟹殼粉末與水按照質(zhì)量百分比40%和60%比例混合并放入亞臨界反應(yīng)裝置中，在300°C條件下反應(yīng)60分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻過濾，將殘?jiān)?30°C干燥直到質(zhì)量不變得到幾丁質(zhì)，濾液回用。[0018]實(shí)施例5 將節(jié)肢動(dòng)物外殼(蟹殼等)在粉碎機(jī)內(nèi)粉碎，將蟹殼粉末與水按照質(zhì)量百分比50%和50%比例混合并放入亞臨界反應(yīng)裝置中，在320°C條件下反應(yīng)40分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻過濾，將殘?jiān)?40°C干燥直到質(zhì)量不變得到幾丁質(zhì)，濾液回用。
[0019]實(shí)施例6
將節(jié)肢動(dòng)物外殼(蟹殼等)在粉碎機(jī)內(nèi)粉碎，將蟹殼粉末與水按照質(zhì)量百分比60%和40%比例混合并放入亞臨界反應(yīng)裝置中，在340°C條件下反應(yīng)20分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻過濾，將殘?jiān)?50°C干燥直到質(zhì)量不變得到幾丁質(zhì)，濾液回用。
[0020]實(shí)施例7 將節(jié)肢動(dòng)物外殼(蟹殼等)在粉碎機(jī)內(nèi)粉碎，將蟹殼粉末與水按照質(zhì)量百分比70%和30%比例混合并放入亞臨界反應(yīng)裝置中，在360°C條件下反應(yīng)10分鐘，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻過濾，將殘?jiān)?50°C干燥直到質(zhì)量不變得到幾丁質(zhì)，濾液回用。
[0021]如圖3所示，半間歇式亞臨界水處理裝置包括反應(yīng)器I ;電爐2 ;高壓泵5 ;過濾器6 ;調(diào)壓閥7 ;水泵8 ;水槽9。其具體處理過程為:
1.將一定量的節(jié)肢動(dòng)物外殼3粉末放入反應(yīng)器中,密封反應(yīng)器I。
[0022]2.調(diào)節(jié)高壓泵5，控制流速(開始時(shí)可較小)，打開電爐2并設(shè)置反應(yīng)溫度，通過調(diào)壓閥7將整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)到對(duì)應(yīng)反應(yīng)溫度時(shí)水的飽和蒸汽壓，使水在高溫下保持一直保持液態(tài)。
[0023]3.當(dāng)反應(yīng)器I溫度到達(dá)反應(yīng)溫度后，適當(dāng)調(diào)節(jié)流速，然后開始計(jì)算反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)結(jié)束后冷卻反應(yīng)器1，取出反應(yīng)殘留物。
[0024]如圖4所示，間歇式亞臨界水處理裝置包括熱電偶4、反應(yīng)器10和電爐11。其具體處理過程為:
1.將按一定比例混合的水和節(jié)肢動(dòng)物外殼12粉末放入反應(yīng)器10中，密封反應(yīng)器10。
[0025]2.設(shè)置電爐11溫度加熱反應(yīng)器，當(dāng)反應(yīng)器10到達(dá)反應(yīng)溫度后開始計(jì)算反應(yīng)時(shí)間。
[0026]3.反應(yīng)結(jié)束后，冷卻反應(yīng)器10，過濾并干燥反應(yīng)殘留物。
【權(quán)利要求】
1.用亞臨界水熱解節(jié)肢動(dòng)物外殼制備幾丁質(zhì)的方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 1)將節(jié)肢動(dòng)物外殼粉碎，并將該粉末與水按質(zhì)量比10~70%:90~30%混合； 2)將混合物放入半間歇式反應(yīng)器中，在200~360°C溫度條件下萃取提純10~120分鐘，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至常溫； 3)將所得混合物過濾，固體在105~150°C干燥直到固體質(zhì)量不變得到幾丁質(zhì)，濾液回用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的節(jié)肢動(dòng)物外殼包括蟹殼，蝦殼和蟬殼。`
【文檔編號(hào)】C08B37/08GK103613685SQ201310516637
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】吳圣姬, 楊圩 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)