CN106432540A - 一种甲壳素微粉的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种甲壳素微粉的制备方法。步骤如下:1)将蟹壳水洗去除残余肉质,干燥,粗粉碎;2)用质量浓度为1%~10%的碱液去除粉体中的蛋白质和脂肪;3)用质量浓度为0.1%~5%的氧化剂溶液使粉体脱色;4)湿法研磨;5)用质量浓度为1%~10%的酸液脱除粉体中的无机盐;6)二次湿法研磨,过滤,干燥,粉碎,得到甲壳素微粉。本发明原料来源广泛,工艺简单,操作条件温和,设备投资和能耗小,成本低廉,制得的粉体纯度高,白度好,粒度分布均一,具有良好的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及蟹壳资源化利用领域,尤其涉及一种甲壳素微粉的制备方法。
背景技术
甲壳素广泛存在于蟹、虾等甲壳类动物及昆虫的甲壳,真菌的细胞壁和乌贼、贝类等软体动物的骨髓及外壳中。甲壳素是地球上存在的仅次于纤维素的数量最大的天然有机化合物,也是地球上除蛋白质外数量最大的含氮天然有机化合物,自然界每年生物合成的甲壳素有将近100亿吨。甲壳素及其脱乙酰产物壳聚糖在填料、催化剂、吸附剂、絮凝剂、组织工程材料、药物载体等方面具有广泛的应用。
蟹壳是生产甲壳素的主要原料之一,蟹壳中甲壳素约占20%,蛋白质约占30%,碳酸钙约占50%,另外还有少量的色素和脂肪酸等物质。甲壳素呈纤维状互相交错成无规的网络,构成蟹壳的骨架,并与蛋白质结合成蛋白聚糖,形成层状结构;碳酸钙呈蜂窝状多孔的结晶结构,充填在层与层之间的空隙中。
从蟹壳中提取甲壳素的常用做法是先用盐酸脱除蟹壳中的无机盐,然后用氢氧化钠或蛋白酶水解除去蛋白质,最后脱水干燥和粉碎得到甲壳素。甲壳素及其脱乙酰产物壳聚糖在制成产品时,往往需要加工成粉末。甲壳素和壳聚糖具有较强的韧性,用一般的方法和设备很难粉碎。专利“粉末甲壳素的制备方法”(专利申请号95110462.4)先将壳聚糖加入到醋酸溶液中,过滤,滤液经漂白、中和析出壳聚糖,再经脱水、烘干、粉碎和过筛,得到20~220目的壳聚糖粉末。专利“一种甲壳素的粉碎方法”(专利申请号201410338580.5)在-35℃~-30℃下超速冷冻后粉碎过筛制备了200目的甲壳素粉末。专利“一种壳聚糖粉末及其制备方法”(专利申请号200410089449.6)使用放射线辐照的方法制备粒径0.1~25μm的壳聚糖粉末。这些制备方法的加工工艺较为复杂,操作条件苛刻,不能达到节能环保的要求。
发明内容
本发明的目的是利用蟹壳中天然的甲壳素-碳酸钙复合结构,克服现有甲壳素制备技术的缺点与不足,提供一种甲壳素微粉的制备方法。
甲壳素微粉的制备方法,依次包括以下步骤:
1)将蟹壳水洗去除残余肉质,干燥,粗粉碎;
2)将1质量份的粗粉碎得到的蟹壳粉体与1~10质量份的质量浓度为1%~10%的碱液混合,在室温至100℃的条件下搅拌0.5h~24h,过滤,水洗至中性;
3)往粉体中加入1~10质量份的质量浓度为0.1%~5%的氧化剂溶液,在室温至100℃的条件下搅拌0.5h~24h,过滤,水洗至滤液呈无色;
4)加水高速搅拌制得料浆,湿法研磨,过滤;
5)加入相当于粉体湿重2~20倍的质量浓度为1%~10%的酸液,在室温至100℃的条件下搅拌0.2h~5h,脱除无机盐,过滤,水洗至中性;
6)加水高速搅拌制得料浆,二次湿法研磨,过滤,干燥,粉碎,得到甲壳素微粉。
上述技术方案还可以提供若干如下优选方式:
步骤2)中所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙。
步骤3)中所述的氧化剂包括过氧化氢、高锰酸钾、次氯酸钠或次氯酸钙。
步骤4)和步骤6)中所述的研磨设备包括立式砂磨机、卧式砂磨机、搅拌磨、剥片机或球磨机。
步骤5)中所述酸为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲酸、乙酸、硅酸、硼酸、氯酸、次氯酸、碘酸、高氯酸、铬酸、苯甲酸、乙二酸、丁二酸、水杨酸、酮酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸中的一种或几种混合物。
所述蟹类包括淡水蟹或海蟹,如中华绒螯蟹、石蟹、三疣梭子蟹、红星梭子蟹或远海梭子蟹等。
本发明的优点是原料来源广泛,工艺简单,操作条件温和,设备投资和能耗小,成本低廉,具有良好的经济和社会效益。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的甲壳素微粉的外貌。
图2为本发明实施例1制得的甲壳素微粉的扫描电镜图。
图3为本发明实施例1制得的甲壳素微粉的X射线衍射图。
具体实施方式
实施例1:
1)将回收的中华绒螯蟹蟹壳水洗去除残余肉质,干燥,粗粉碎;然后将粉体依次进行后续处理;
2)将1质量份的粗粉碎得到的蟹壳粉体与1质量份的质量浓度为10%的氢氧化钠溶液混合,在100℃下搅拌0.5h,过滤,水洗至中性;
3)往粉体中加入1质量份的质量浓度为5%的过氧化氢溶液,在100℃下搅拌0.5h,过滤,水洗至滤液呈无色;
4)加水高速搅拌制得料浆,置于立式砂磨机中湿法研磨,过滤;
5)加入相当于粉体湿重2倍的质量浓度为10%的盐酸溶液,在室温下搅拌5h,脱除无机盐,过滤,水洗至中性;
6)加水高速搅拌制得料浆,二次湿法研磨,过滤,干燥,粉碎,得到甲壳素微粉。
从图1的照片中可以看出粉体的脱色效果好,白度高,从图2的扫描电镜图可以看到粉体呈现片状结构,粒度分布均一,从图3的X射线衍射图可以看到甲壳素的衍射峰,基本没有杂峰,故本方法成功制备了甲壳素微粉。
实施例2:
1)将回收的石蟹蟹壳水洗去除残余肉质,干燥,粗粉碎;然后将粉体依次进行后续处理;
2)将1质量份的粗粉碎得到的蟹壳粉体与10质量份的质量浓度为1%的氢氧化钾溶液混合,在室温下搅拌24h,过滤,水洗至中性;
3)往粉体中加入10质量份的质量浓度为0.1%的高锰酸钾溶液,在室温下搅拌24h,过滤,水洗至滤液呈无色;
4)加水高速搅拌制得料浆,置于卧式砂磨机中湿法研磨,过滤;
5)加入相当于粉体湿重20倍的质量浓度为1%的硫酸溶液,在100℃下搅拌0.2h,脱除无机盐,过滤,水洗至中性;
6)加水高速搅拌制得料浆,二次湿法研磨,过滤,干燥,粉碎,得到甲壳素微粉。
实施例3:
1)将回收的三疣梭子蟹蟹壳水洗去除残余肉质,干燥,粗粉碎;然后将粉体依次进行后续处理;
2)将1质量份的粗粉碎得到的蟹壳粉体与5质量份的质量浓度为5%的氢氧化钙溶液混合,在50℃下搅拌10h,过滤,水洗至中性;
3)往粉体中加入5质量份的质量浓度为2%的次氯酸钠溶液,在50℃下搅拌10h,过滤,水洗至滤液呈无色;
4)加水高速搅拌制得料浆,置于搅拌磨中湿法研磨,过滤;
5)加入相当于粉体湿重5倍的质量浓度为5%的硝酸溶液,在40℃的条件下搅拌1h,脱除无机盐,过滤,水洗至中性;
6)加水高速搅拌制得料浆,二次湿法研磨,过滤,干燥,粉碎,得到甲壳素微粉。
实施例4:
1)将回收的红星梭子蟹蟹壳水洗去除残余肉质,干燥,粗粉碎;然后将粉体依次进行后续处理;
2)将1质量份的粗粉碎得到的蟹壳粉体与2质量份的质量浓度为8%的氢氧化钠溶液混合,在60℃下搅拌8h,过滤,水洗至中性。
3)往粉体中加入2质量份的质量浓度为3%的次氯酸钙溶液,在40℃下搅拌10h,过滤,水洗至滤液呈无色;
4)加水高速搅拌制得料浆,置于剥片机中湿法研磨,过滤;
5)加入相当于粉体湿重4倍的质量浓度为6%的磷酸溶液,在50℃下搅拌2h,脱除无机盐,过滤,水洗至中性;
6)加水高速搅拌制得料浆,二次湿法研磨,过滤,干燥,粉碎,得到甲壳素微粉。
实施例5:
1)将回收的远海梭子蟹蟹壳水洗去除残余肉质,干燥,粗粉碎;然后将粉体依次进行后续处理;
2)将1质量份的粗粉碎得到的蟹壳粉体与4质量份的质量浓度为4%的氢氧化钠溶液混合,在70℃下搅拌6h,过滤,水洗至中性;
3)往粉体中加入3质量份的质量浓度为1%的次氯酸钠溶液,在60℃下搅拌6h,过滤,水洗至滤液呈无色;
4)加水高速搅拌制得料浆,置于球磨机中湿法研磨,过滤;
5)加入相当于粉体湿重6倍的质量浓度为7%的醋酸溶液,50℃的条件下搅拌3h,脱除无机盐,过滤,水洗至中性;
6)加水高速搅拌制得料浆,二次湿法研磨,过滤,干燥,粉碎,得到甲壳素微粉。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案,然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种甲壳素微粉的制备方法,其特征在于,依次包括以下步骤:
1)将蟹壳水洗去除残余肉质,干燥,粗粉碎;
2)将1质量份的粗粉碎得到的蟹壳粉体与1~10质量份的质量浓度为1%~10%的碱液混合,在室温至100℃的条件下搅拌0.5h~24h,过滤,水洗至中性;
3)往粉体中加入1~10质量份的质量浓度为0.1%~5%的氧化剂溶液,在室温至100℃的条件下搅拌0.5h~24h,过滤,水洗至滤液呈无色;
4)加水高速搅拌制得料浆,湿法研磨,过滤;
5)加入相当于粉体湿重2~20倍的质量浓度为1%~10%的酸液,在室温至100℃的条件下搅拌0.2h~5h,脱除无机盐,过滤,水洗至中性;
6)加水高速搅拌制得料浆,二次湿法研磨,过滤,干燥,粉碎,得到甲壳素微粉。
2.如权利要求1所述的一种甲壳素微粉的制备方法,其特征在于,步骤2)中所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙。
3.如权利要求1所述的一种甲壳素微粉的制备方法,其特征在于,步骤3)中所述的氧化剂包括过氧化氢、高锰酸钾、次氯酸钠或次氯酸钙。
4.如权利要求1所述的一种甲壳素微粉的制备方法,其特征在于,步骤4)和步骤6)中所述的研磨设备包括立式砂磨机、卧式砂磨机、搅拌磨、剥片机或球磨机。
5.如权利要求1所述的一种甲壳素微粉的制备方法,其特征在于,步骤5)中所述酸为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲酸、乙酸、硅酸、硼酸、氯酸、次氯酸、碘酸、高氯酸、铬酸、苯甲酸、乙二酸、丁二酸、水杨酸、酮酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸中的一种或几种混合物。
6.如权利要求1所述的一种甲壳素微粉的制备方法,其特征在于,所述蟹类包括淡水蟹或海蟹。
7.如权利要求6所述的一种交联壳聚糖的制备方法,其特征在于,所述蟹类为中华绒螯蟹、石蟹、三疣梭子蟹、红星梭子蟹或远海梭子蟹。
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