CN101560270A - 一种节能减排的甲壳素生产方法 - Google Patents
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Abstract
将虾蟹壳去污，观察虾蟹壳碎片的品质，估算其中钙和蛋白质的含量，从而确定随后的步骤中先进行脱钙处理还是脱蛋白处理，用酸脱钙，烧碱脱蛋白。将脱钙、脱脂后的废酸碱溶液回收再利用，可以节约能源、降低消耗、减少浪费、净化环境。上述程序反复进行2～3次，制得半成品甲壳素，将该半成品甲壳素再放入脱乙酰容器中，加热升温，保温8小时左右取出，洗净晒干，再进入清水池中浸泡8～12小时捞出，脱水、晒干，即制得成品甲壳素。本发明采用上述方法处理后，所得的甲壳素色泽洁白，分子量高，脱乙酰率可达80～95wt％，粘度为1200～2000cps。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用虾、蟹壳生产高分子量甲壳素的方法，特别是一种在甲壳素生产过程中节能减排的工艺。
背景技术
甲壳素是一种天然高分子物质生物多糖，广泛存在于甲壳类动物如虾蟹的甲壳，昆虫如蚕蛹、果蝇幼蛆的甲壳，真菌如霉菌的细胞壁，以及植物的细胞壁中，其在自然界中存在的数量仅次于纤维素，通常用作辅助性治疗药剂及功能性保健品的添加剂。专家认为，甲壳素是继蛋白质、脂肪、维生素和微量元素之后的另一维持人体生命的要素。另外，甲壳素还可以应用于纺织印染、化工造纸、食品等多个领域，特别是海藻工业收率提取和造纸工业中的水处理凝絮剂是其它产品不可替代的。
生产甲壳素的原料来源广泛，其中虾蟹壳为水产品加工业的废弃物，直接排放严重污染环境，影响人们的生活质量，而作为生产原料来源丰富；盐酸、柠檬酸、烧碱是常用的化学药品；制备工艺简单，生产周期短，操作简单。
目前，现有的提取甲壳素的工艺一般为：将虾、蟹壳筛选、洗涤、粉碎后经盐酸脱钙、烧碱脱蛋白等工艺处理后制成。但是，此种工艺中，成产过程中原料没有经过钙和蛋白含量的估算，生产模式单一，酸碱用量巨大，经多次酸洗碱煮，酸碱废液排放量大，对环境污染严重；甲壳素流失较多，产量低下；缺乏脱乙酰的工序，难以制得纯度高、分子量大的甲壳素。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种能够显著提高甲壳素的收率和质量，大量减少酸碱等有害化学品的使用与排放，并降低能耗与设备成本，即节能减排的甲壳素提取工艺。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
(1)将虾蟹壳洗净、烘干，然后粉碎成大小均匀的碎片；
(2)观察虾蟹壳碎片的品质，估算其中钙和蛋白质的含量，从而确定随后的步骤中先进行脱钙处理还是脱蛋白处理；
(3)脱钙和脱蛋白工序：
a、钙含量较大的虾蟹壳先进行脱钙处理：采用质量浓度为6-8％的盐酸加入到虾蟹壳中，在室温下浸泡12-18小时，控制PH值在3.5-4.5之间，完成一次脱钙，将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt％水份；然后将7-8％的氢氧化钠溶液连同物料一同倒入浸泡池中，加热升温至85-90℃，反应3.5-7小时，调节PH值在7.5-8.5，完成一次脱蛋白，将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt％水份。上述工序可以根据虾蟹壳原料的品质不同，重复进行2-3次，脱乙酰度达35-40％，形成半成品甲壳素。
b、蛋白质含量较大的虾蟹壳先进行脱蛋白处理：采用质量浓度为7-8％的氢氧化钠溶液与虾蟹壳一同倒入浸泡池中，加热升温至85-90℃，反应3.5-7小时，调节PH值在7.5-8.5，完成一次脱蛋白，将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt％水份；然后用质量浓度为6-8％的盐酸加入到物料中，在室温下浸泡12-18小时，控制PH值在3.5-4.5之间，完成一次脱钙，将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt％水份。上述工序可以根据虾蟹壳原料的品质不同，重复进行2-3次，脱乙酰度达35-40％，形成半成品甲壳素。
(4)脱乙酰工序：将上述半成品甲壳素再放入质量百分比浓度45-50％的氢氧化钠溶液中，在90-110℃下反应8小时，每间隔40分钟充分搅拌2-3分钟。将脱乙酰物料取出，用清水浸泡6-8小时，然后洗涤至PH值在7-7.5之间，取出烘干脱水至11-15Wt％水份，即得到所需的高品质甲壳素产品，此产品色泽洁白，分子量高，平均分子量可达12万以上，脱乙酰度达80-95％，粘度为1200-2000cps。
使用更加环保的柠檬酸代替盐酸进行脱钙处理，制得品质更好的甲壳素。
上述过程中，对余酸、余碱溶液进行回收再利用。
上述过程中，酸碱浸泡池采用花岗岩建造，从而避免酸碱对普通钢制反应器皿的腐蚀。
本发明所达到的技术效果在于：
1、通过对虾蟹壳钙、蛋白质含量的估算，确定先进行脱钙工序还是脱蛋白工序，可以减少酸碱的使用量和能耗。
2、重复使用余酸余碱减少酸碱的使用量。
3、酸碱浸泡池采用花岗岩建造，从而避免酸碱对普通钢制反应器皿的腐蚀。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步描述，但不局限于此。
实施例1
取1Kg虾蟹壳洗净、烘干，然后粉碎成大小均匀的碎片；观察虾蟹壳碎片的品质，估算其中钙和蛋白质的含量；采用质量浓度为7％的盐酸加入到虾蟹壳中，在室温下浸泡12-18小时，控制PH值为4，完成一次脱钙，将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt％水份；然后用7％的氢氧化钠溶液连同物料一同进入浸泡池中，加热升温至90℃，反应5小时，调节PH值为8，完成一次脱蛋白，将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt％水份。上述工序重复进行2次，脱乙酰度达35％，形成半成品甲壳素；将上述半成品甲壳素再放入质量百分比浓度50％的氢氧化钠溶液中，在100℃下反应8小时，每间隔40分钟充分搅拌2-3分钟。将脱乙酰物料取出，用清水浸泡6-8小时，然后洗涤至PH值为7，取出烘干脱水至11-15Wt％水份，即得到所需的高品质甲壳素产品，此产品色泽洁白，平均相对分子量可达12万，脱乙酰度达85％，粘度为1200cps。
实施例2
取1Kg虾蟹壳洗净、烘干，然后粉碎成大小均匀的碎片；观察虾蟹壳碎片的品质，估算其中钙和蛋白质的含量；采用质量浓度为8％的氢氧化钠溶液连同虾蟹壳一同倒入浸泡池中，加热升温至85-90℃，反应7小时，调节PH值在8.5，完成一次脱蛋白将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt％水份，然后用质量浓度为6-8％的盐酸加入到物料中，在室温下浸泡12-18小时，控制PH值为3.5，完成一次脱钙，将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt％水份。上述工序重复进行2次，脱乙酰度达40％，形成半成品甲壳素；将上述半成品甲壳素再放入质量百分比浓度50％的氢氧化钠溶液中，在90-110℃下反应8小时，每间隔40分钟充分搅拌2-3分钟。将脱乙酰物料取出，用清水浸泡6-8小时，然后洗涤至PH值为7.5，取出烘干脱水至11-15Wt％水份，即得到所需的高品质甲壳素产品，此产品色泽洁白，平均相对分子量可达13万，脱乙酰度达85％，粘度为1200cps。
实施例3
取1Kg虾蟹壳洗净、烘干，然后粉碎成大小均匀的碎片；观察虾蟹壳碎片的品质，估算其中钙和蛋白质的含量；采用质量浓度为8％的柠檬酸加入到虾蟹壳中，在室温下浸泡12-18小时，控制PH值为4，完成一次脱钙，将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt％水份；然后用7％的氢氧化钠溶液连同物料一同进入浸泡池中，加热升温至90℃，反应3.5-7小时，调节PH值在8，完成一次脱蛋白将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt％水份。上述工序重复进行3次，脱乙酰度达40％，形成半成品甲壳素；将上述半成品甲壳素再放入质量百分比浓度45％的氢氧化钠溶液中，在100℃下反应8小时，每间隔40分钟充分搅拌2-3分钟。将脱乙酰物料取出，用清水浸泡6-8小时，然后洗涤至PH值为7.5，取出烘干脱水至11-15Wt％水份，即得到所需的高品质甲壳素产品，此产品色泽洁白，略带珍珠光泽，平均相对分子量可达17万，脱乙酰度达95％，粘度为2000cps。
Claims (3)
1.一种节能减排的甲壳素生产方法，包括以下步骤：
(1)将虾蟹壳洗净、烘干，然后粉碎成大小均匀的碎片；
(2)观察虾蟹壳碎片的品质，估算其中钙和蛋白质的含量，从而确定随后的步骤中先进行脱钙处理还是脱蛋白处理；
(3)脱钙和脱蛋白工序；
(4)脱乙酰工序：将上述半成品甲壳素再放入质量百分比浓度45-50％的氢氧化钠溶液中，在90-110℃下反应8小时，每间隔40分钟充分搅拌2-3分钟。将脱乙酰物料取出，用清水浸泡6-8小时，然后洗涤至PH值在7-7.5之间，取出烘干脱水至11-15Wt％水份，即得到所需的高品质甲壳素产品，此产品色泽洁白，分子量高，平均分子量可达12万以上，脱乙酰度达80-95％，粘度为1200-2000cps。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述的脱钙工序为：采用质量浓度为6-8％的盐酸加入到虾蟹壳中，在室温下浸泡12-18小时，控制PH值在3.5-4.5之间，完成一次脱钙，将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt％水份；
所述的脱蛋白工序为：用7-8％的氢氧化钠溶液与虾蟹壳一同进入浸泡池中，加热升温至85-90℃，反应3.5-7小时，调节PH值在7.5-8.5，完成一次脱蛋白，将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt％水份。3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中脱钙和脱蛋白工序重复2-3次。
4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：使用柠檬酸代替盐酸进行脱钙处理。
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