CN109796542A - 一种甲壳类固体废弃物回收利用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于甲壳类固体废弃物回收利用相关技术领域，其公开了一种甲壳类固体废弃物回收利用系统及方法，该系统包括甲壳预处理子系统、壳聚糖提取子系统及蛋白质提取子系统，该壳聚糖提取子系统及该蛋白质提取子系统分别连接于该甲壳预处理子系统；该甲壳预处理子系统用于对甲壳类固体废弃原材料进行两级粉碎及固液分离，从而将甲壳类原材料预处理为固体物质及呈流动状态的液体物质，且该固体物质及该液体物质分别进入该壳聚糖提取子系统及该蛋白质提取子系统；该壳聚糖提取子系统用于对该固体物质进行处理以得到壳聚糖产品；该蛋白质子系统用于对该液体物质进行处理以得到蛋白质产品。本发明提取效率较高，操作简单，生产成本低廉。

Description

一种甲壳类固体废弃物回收利用系统及方法

技术领域

本发明属于甲壳类固体废弃物回收利用相关技术领域，更具体地，涉及一种甲壳类固体废弃物回收利用系统及方法。

背景技术

随着近年来虾蟹类水产品的消费高速增长，虾壳、蟹壳等甲壳类固体废弃物堆积如山。据不完全统计，目前我国每年因消费水产品而产生的各种甲壳类固体废弃物超过8.5×10⁵吨。这些废弃物通常被当作生活垃圾直接丢弃掉，巨大的自然资源不仅被白白浪费，同时也会对生态环境造成严重的污染。据悉，目前只有极少部分的甲壳得到了回收利用，比如将虾壳、蟹壳初步处理成虾蟹壳粉，以作为海产养殖饲料的添加剂。但是，虾蟹壳粉的产品价值比较低，大大降低了甲壳的利用价值，难以形成较为成熟的产业链，严重制约了甲壳类废弃物的资源化利用率。

甲壳类固体废弃物中除了含有大量的钛酸钙之外，还含有较多的甲壳素和蛋白质等具有较高附加值的产品成分。因此，如果能够从废弃甲壳中提取出具有高附加值的产品，毫无疑问是甲壳类固体废弃物资源化处理技术的一个重要发展方向。甲壳素(C₈H₁₃O₅N)n，又称甲壳质、几丁质，英文名为Chitin，于1811年由法国学者Braconno首次发现，1823年被Odier从甲壳动物的外壳中成功提取出来。甲壳素在自然界的分布非常广泛，是地球上仅次于纤维素的第二大类有机资源，在甲壳类动物中的含量较高，在节肢动物中(主要是甲壳纲，如虾、蟹等)的甲壳素含量高达58％～85％。壳聚糖的化学名为聚(1,4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖，是甲壳素经过脱乙酰后得到的一种碱性多糖生物高分子，在医药、保健品、环保、生物工程和轻工业等领域有着巨大的应用市场。

目前，工业上从甲壳中制备壳聚糖主要采用的是酸碱法，工艺流程主要包括清洗原料→稀酸脱钙→脱蛋白→脱乙酰→过滤→清洗→干燥等步骤。但是，目前市场上针对甲壳类固体废弃物的回收并没有完整的系统或者装置，现有的提取设备或者工艺方法，不仅每个处理步骤之间相互独立，流程十分繁琐，操作流程长，而且生产效率也较低，难以满足对大规模甲壳进行回收利用的需求，同时还会造成较大的能源浪费和环境污染问题。相应地，本领域存在着发展一种提取效率较高的甲壳类固体废弃物回收利用系统及方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种甲壳类固体废弃物回收利用系统及方法，其基于现有甲壳类固体废弃物的回收利用特点，针对甲壳类固体废弃物回收利用系统的关键部件如甲壳预处理子系统、壳聚糖提取子系统及蛋白质提取子系统的结构及部件之间的链接关系进行了研究及设计，使得所述系统可以同时从甲壳类固体废弃物中提取出壳聚糖和蛋白质产品，解决了目前甲壳类废弃物回收利用过程中的流程繁琐、效率低、能源浪费和环境污染等问题，具有操作简单、生产成本低廉、适应性强和处理效率高等优点。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种甲壳类固体废弃物回收利用系统，该系统包括甲壳预处理子系统、壳聚糖提取子系统及蛋白质提取子系统，所述壳聚糖提取子系统及所述蛋白质提取子系统分别连接于所述甲壳预处理子系统；

所述甲壳预处理子系统用于对甲壳类固体废弃原材料进行两级粉碎及固液分离，从而将甲壳类原材料预处理为固体物质及呈流动状态的液体物质，且所述固体物质及所述液体物质分别进入所述壳聚糖提取子系统及所述蛋白质提取子系统；所述壳聚糖提取子系统用于对所述固体物质进行酸煮、碱煮、脱乙酰和水洗干燥处理以得到壳聚糖产品；所述蛋白质子系统用于对所述液体物质进行抽滤浓缩、两级萃取、水浴水解和雾化结晶处理以得到蛋白质产品。

进一步地，所述甲壳预处理子系统包括进料斗、第一粉碎机构、第一固液分离机构、第二粉碎机构、第二固液分离机构及第一集液腔体，所述第一粉碎机构连接所述进料斗及所述第一固液分离机构，所述第二粉碎机构连接所述第二固液分离机构及所述第一固液分离机构；所述第一固液分离机构、所述第二粉碎机构及所述第二固液分离机构均收容于所述第一集液腔体内。

进一步地，所述甲壳预处理子系统还包括设置在所述进料斗内的限位单元、两个喷射清洗单元及第一中央控制单元，两个所述喷射清洗单元间隔设置在所述进料斗上，所述限位单元及所述喷射清洗单元分别连接于所述第一中央控制单元，所述第一中央控制单元用于分别控制所述限位单元及所述喷射清洗单元。

进一步地，所述限位单元包括两块对称设置的可调挡料板及连接所述可调挡料板及所述第一中央控制单元的控制器，所述第一中央控制单元通过所述控制器来控制所述可调挡料板的偏转角度，进而控制甲壳类原材料进入所述第一粉碎机构的速度。

进一步地，第一粉碎机构包括第一本体、设置在所述第一本体内的粗粉碎齿轮、与所述粗粉碎齿轮相配合的第一挡料柱及粗滤网；所述第一本体呈筒状，所述第一挡料柱设置在所述第一本体的内壁上；所述粗滤网的边缘连接于所述第一本体的内壁，其用于对经所述第一粉碎机构粗粉碎后的甲壳类原材料进行粗过滤。

进一步地，所述壳聚糖提取子系统包括第二集液腔体、第三离心筒、升降单元、搅拌单元及离心电机，所述第三离心筒设置在所述第二集液腔体内，所述升降单元设置在所述第二集液腔体的顶部，所述搅拌单元连接于所述升降单元，其用于对所述第三离心筒内的液体进行搅拌；所述离心电机的输出轴穿过所述第二集液腔体后连接于所述第三离心筒的底部，其用于带动所述第三离心筒旋转。

进一步地，所述搅拌单元包括搅拌电机及连接于所述搅拌电机的第一搅拌器，所述搅拌电机连接于第二中央控制单元；所述搅拌电机设置在所述升降单元上，通过所述升降单元来实现工作过程中所述搅拌电机的上升或者下降，以调整所述搅拌电机的高度；所述第一搅拌器的内壁上设置有加热单元，所述加热单元连接于所述第二中央控制单元，所述第二中央控制单元用于控制所述加热单元的加热功率。

进一步地，所述蛋白质提取子系统包括第三中央控制单元、抽真空泵、过滤箱、滤液存储箱、萃取组件、水浴水解组件及雾化结晶组件，所述第三中央控制单元连接所述抽真空泵，所述抽真空泵连接于所述滤液存储箱，以对所述滤液存储箱进行抽气；所述滤液存储箱设置在所述过滤箱的底部；所述过滤箱连接于所述萃取组件，所述水浴水解组件连接所述萃取组件及所述雾化结晶组件；自所述甲壳预处理子系统进入所述蛋白质提取子系统的液体物质经过所述萃取组件的两级萃取后，在所述水浴水解组件内被水浴加热而水解，再经过所述雾化结晶组件而生成蛋白质。

进一步地，所述过滤箱与所述滤液存储箱之间设置有过滤介质层，所述过滤介质层用于对即将进入到所述滤液存储箱的液体进行过滤。

按照本发明的另一个方面，提供了一种甲壳类固体废弃物回收利用方法，该方法包括以下步骤：首先，提供如上所述的甲壳类固体废弃物回收利用系统；然后，采用所述回收利用系统依次对甲壳类固体废弃物进行甲壳预处理、壳聚糖提取及蛋白质提取，以得到壳聚糖产品及蛋白质产品。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的甲壳类固体废弃物回收利用系统及方法主要具有以下有益效果：

1.所述壳聚糖提取子系统及所述蛋白质提取子系统分别连接于所述甲壳预处理子系统，通过各子系统之间的合理协同调控，可以实现对甲壳类固体废弃物中高附加值成分的高效回收利用，能够同时提取出壳聚糖和蛋白质产品，最后剩余的废渣经过后续处理还可以用于工业建筑和道路建设等方面，提高了集成度，且自动化程度较高。

2.甲壳预处理子系统通过设置有第一粉碎机构和第二粉碎机构，首先由第一粉碎机构将甲壳原料进行一级粉碎至粒度小于5mm的固体颗粒后进行第一次固液分离，然后再由第二粉碎机构进行二级粉碎至粒度小于0.5mm的固体颗粒后进行第二次固液分离，从而将甲壳原料分离成颗粒细小的固体物质和液体物质，以便于后续的壳聚糖提取子系统和蛋白质提取子系统能够分别高效率地提取出壳聚糖和蛋白质产品。

3.本发明的甲壳类预处理子系统通过采用二级粉碎的方式，即先由第一粉碎机构对甲壳类原料进行粗粉碎并固液分离后，再由第二粉碎机构对较粗的甲壳类固体物质进行二级细粉碎；一方面，通过粉碎齿轮与挡料柱的配合，可以充分地将甲壳类原料的粒径预处理至足够细的程度；另一方面，还可以解决高温物料破碎困难的问题，减少粉碎机构的系统故障率，增强系统运行的安全可靠性。

4.甲壳预处理子系统通过设置带有水平清洗喷嘴和竖直清洗喷嘴的喷射清洗单元和限位单元，可以在第一中央控制单元的调节控制下实现甲壳原料的持续不间断供给，并根据系统的实际运行工况实现对甲壳预处理子系统的内部进行清洁、润滑和降温的效果，并且可以自动进行甲壳原料的进料速度控制调节，从而预防该子系统发生堵塞等故障，提高系统的运行安全性。

5.本发明的壳聚糖提取子系统可以实现酸煮、碱煮、脱乙酰和水洗等处理步骤，能够在较为温和的条件下将甲壳固体物质中的甲壳素进行精制，并提取出具有高附加值的壳聚糖产品，较现有技术缩短了工艺流程，不仅操作方便、生产效率高，还可以有效减少能源的损耗，降低生产成本。

6.本发明的壳聚糖提取子系统通过设置升降单元以及在升降单元上的搅拌电机，可以实现壳聚糖提取子系统在运行过程中，第三离心筒内部得到充分的搅拌，温度分布均匀，使第一温度检测单元和pH检测单元向第二中央控制单元传递可靠的信息进而及时调节，有利于保证生产出质量稳定的壳聚糖产品。

7.本发明的壳聚糖提取子系统通过在第二集液腔体上的每个进口和出口内设置电磁阀并与第二中央控制单元进行连接，可以让第二中央控制单元根据第一温度检测单元和pH检测单元反馈的信息及时控制各个进口或出口的启闭，实现及时动态调整第三离心筒内部的反应条件，并且还设置了相应的回收箱，能够有效提高对酸液、碱液、脱乙酰剂和水的利用率，减少能源的损耗。

8.本发明的蛋白质提取子系统能够通过抽滤浓缩、两级萃取、水浴水解和雾化结晶等处理步骤，从而将甲壳类液体物质中的蛋白质产品提取出来，可以高效地利用甲壳废弃物中的剩余资源；此外，通过抽滤浓缩步骤后产生的滤液还可以供给甲壳预处理子系统中的喷射清洗单元，做到循环重复利用，进一步降低生产成本和减少对环境的污染。

9.本发明的蛋白质提取子系统设置了两级萃取单元，经过一级萃取单元进行一级萃取之后的蛋白液从第一离心机出口流入水解箱进行水解；经过二级萃取单元进行二级萃取之后，第二离心机分离后的大部分蛋白液流入水解箱进行水解，少部分含有萃取剂的蛋白液再进入第一萃取箱作为萃取液使用，不仅能够提高蛋白质的提取效率，同时也可以节约萃取剂的消耗量。

10.本发明的蛋白质提取子系统设置了相连接的水浴水解组件和雾化结晶组件，通过设置的水浴箱和第二加热器构成水浴加热，使蛋白液的水解条件温和且易于控制；水解之后的蛋白液经过第一加热器包裹的雾化喷嘴进行雾化并在蒸发箱中蒸发，随后结晶析出蛋白质产品，能够实现蒸发和结晶同时完成，热能损失少，结晶效率高，并且经过冷凝后的冷凝水还可以供给水浴箱作为补充。

附图说明

图1是本发明提供的甲壳类固体废弃物回收利用系统的结构示意图。

图2是图1中的甲壳类固体废弃物回收利用系统的甲壳预处理子系统的第一中央控制单元与其他部件的连接示意图。

图3是图1中的甲壳类固体废弃物回收利用系统的甲壳预处理子系统的示意图。

图4是图1中的甲壳类固体废弃物回收利用系统的壳聚糖提取子系统的示意图。

图5是图4中的壳聚糖提取子系统的第二中央控制单元与其他部件之间的连接示意图。

图6是图1中的甲壳类固体废弃物回收利用系统的蛋白质提取子系统的示意图。

图7是图6中的蛋白质提取子系统的第三中央控制单元与其他部件之间的连接示意图。

图8是本发明提供的甲壳类固体废弃物回收利用方法的流程示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-甲壳预处理子系统，11-进料斗，12-原料进口，13-限位单元，14-喷射清洗单元，15-可调挡料板，16-第一挡料柱，17-粗粉碎齿轮，18-第一电机，19-第一离心筒，110-粗滤网，111-第一皮带，112-第一过滤孔，113-细粉碎齿轮，114-细滤网，115-第二皮带，116-第一集液腔体，117-液体物质出口，118-第一底部翻转单元，119-第二挡料柱，120-第二电机，121-第二离心筒，122-第二过滤孔，123-第二底部翻转单元，124-固体物质出口，125-第一中央控制单元，2-壳聚糖提取子系统，21-固体物质进口，22-第二集液腔体，23-搅拌电机，24-升降单元，25-酸液进口，26-碱液进口，27-脱乙酰剂进口，28-进水口，29-第一温度检测单元，210-pH检测单元，211-第一搅拌器，212-加热单元，213-精细滤孔，214-第三底部翻转单元，215-第一液位检测单元，216-壳聚糖出口，217-排渣口，218-离心电机，219-酸液回收箱，220-碱液回收箱，221-脱乙酰剂回收箱，222-废水回收箱，223-酸液存储箱，224-碱液存储箱，225-脱乙酰剂存储箱，226-储水箱，227-第三离心筒，228-第二中央控制单元，229-出水口，230-脱乙酰剂出口，231-碱液出口，232-酸液出口，3-蛋白质提取子系统，31-第三中央控制单元，32-抽真空泵，33-第二液位检测单元，34-电动机，35-第二搅拌器，36-过滤箱，37-过滤介质层，38-过滤箱出口电磁阀，39-过滤箱出口，310-滤液存储箱出口，311-滤液存储箱，312-第一萃取箱，313-第一离心泵，314-第一离心机，315-萃取剂回收箱，316-冷凝管，317-冷凝水出口，318-第二温度检测单元，319-第一加热器，320-雾化喷嘴，321-蒸发箱，322-结晶箱，323-蛋白质出口，324-第二离心机，325-第二离心泵，326-第二萃取箱，327-蛋白酶箱，328-水解箱，329-水浴箱，330-第二加热器，331-冷凝水箱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1，本发明提供的甲壳类固体废弃物回收利用系统，所述回收利用系统包括甲壳预处理子系统1、壳聚糖提取子系统2及蛋白质提取子系统3，所述壳聚糖提取子系统2及所述蛋白质提取子系统3分别连接于所述甲壳预处理子系统1。

所述甲壳预处理子系统1用于甲壳类固体废弃物原材料进行两级的超细粉碎和固液分离，从而将原材料预处理为颗粒细小的固体物质和呈流动状态的液体物质两部分，然后固体物质进入到所述壳聚糖提取子系统2，液体物质进入到所述蛋白质提取子系统3。所述壳聚糖提取子系统2用于对所述固体物质进行酸煮、碱煮、脱乙酰和水洗干燥等处理步骤，然后得到壳聚糖产品。所述蛋白质提取子系统用于对所述液体物质进行抽滤浓缩、两级萃取、水浴水解和雾化结晶等处理步骤，然后得到蛋白质产品。

请参阅图2及图3，所述甲壳预处理子系统包括进料斗11、喷射清洗单元14、第一粉碎机构、第一固液分离机构、第二粉碎机构、第二固液分离机构、限位单元13、第一集液腔体116及第一中央控制单元125。两个所述喷射清洗单元14分别设置在所述进料斗11上，所述喷射清洗单元14与所述第一中央控制单元125连接。所述限位单元13设置在所述进料斗11内且位于所述进料斗11的下部，其用于控制甲壳类原材料的进料速度。所述第一粉碎机构的一端连接于所述进料斗11，另一端连接于所述第一固液分离机构的一端，所述固液分离机构的另一端连接于所述第二粉碎机构的一端，所述第二粉碎机构的另一端连接于所述第二固液分离机构。所述第一固液分离机构、所述第二粉碎机构及所述第二固液分离机构均收容于所述第一集液腔体116内。所述第一集液腔体116分别与所述壳聚糖提取子系统2及所述蛋白质提取子系统3相连接。

本实施方式中，所述第一粉碎机构用于甲壳类原材料进行粗粉碎，所述第二粉碎机构用于对经过粗粉碎的和第一次固液分离的甲壳类原材料进行细粉碎，所述第一固液分离机构及所述第二固液分离机构用于对粉碎后的甲壳进行固液分离，如此将甲壳类原材料预处理为颗粒细小的固体物质和呈流动状态的液体物质两部分，便于后续分别提取出高附加值的壳聚糖和蛋白质，实现了充分回收利用甲壳类固体废弃物。

所述进料斗11远离所述第一粉碎机构的一端设置有料斗盖，所述料斗盖上设置有原料进口12，所述原料进口12用于供甲壳类固体废弃物原材料通过以进入所述甲壳预处理子系统1。

两个所述喷射清洗单元14间隔设置，且所述喷射清洗单元14包括水平清洗喷嘴及竖直清洗喷嘴，其还设置有分别连接于所述水平清洗喷嘴及所述竖直清洗喷嘴的第一电磁阀及第二电磁阀，所述第一电磁阀及所述第二电磁阀分别连接于所述第一中央控制单元125，所述第一中央控制单元125通过控制所述第一电磁阀及所述第二电磁阀来控制所述喷射清洗单元14的启停。

所述限位单元13设置在所述进料斗11的下端，其包括两块对称设置的可调挡料板15及连接所述可调挡料板15及所述第一中央控制单元125的控制器，所述第一中央控制单元125通过控制所述控制器来控制所述可调挡料板15的偏转角度，进而控制甲壳类原材料进入所述第一粉碎机构的速度。

所述第一粉碎机构包括第一本体、设置在所述第一本体内的粗粉碎齿轮17、与所述粗粉碎齿轮17相配合的第一挡料柱16及粗滤网110，所述粗滤网110的孔径为5毫米。所述第一本体呈筒状，所述第一挡料柱16设置在所述第一本体的内壁上。所述粗滤网110的边缘连接于所述第一本体的内壁，其用于对经所述第一粉碎机构粗粉碎后的甲壳类原材料进行粗过滤。

所述第一固液分离机构包括第一电机18、第一离心筒19、第一皮带111、及第一底部翻转单元118，所述第一电机18及所述第一底部翻转单元118分别连接于所述第一中央控制单元125。所述第一离心筒19临近所述第一粉碎机构的一端开设有第一皮带凹槽，所述第一皮带111设置在所述第一皮带凹槽内，其连接于所述第一电机18，所述第一电机18用于驱动所述第一皮带111转动，继而带动所述第一离心筒19转动。所述第一离心筒19的外周上开设有多个第一过滤孔112，所述第一过滤孔112的孔径小于等于0.1毫米。所述第一底部翻转单元118设置于所述离心筒19临近所述第二粉碎机构的一端内，其连接于所述第一中央控制单元125，所述第一中央控制单元125控制所述第一底部翻转单元118的启闭及开度大小，进而控制经过第一次固液分离后的固体物质以合适的速度进入到所述第二粉碎机构。所述第一电机18连接于所述第一中央控制单元125，所述第一中央控制单元125用于控制所述第一电机18的启停，继而控制所述第一固液分离机构的启停。

所述第二粉碎机构包括筒状的第二本体、设置在所述第二本体内的细粉碎齿轮113、设置在所述第二本体的内壁上且与所述细粉碎齿轮113相配合的第二挡料柱119及细滤网114，所述细滤网114的边缘连接于所述第二本体的内壁，其孔径为0.5毫米。

所述第二固液分离机构包括第二电机120、第二离心筒121、第二皮带115及第二底部翻转单元123，所述第一离心筒121临近所述第一固液分离机构的一端开设有第二皮带凹槽，所述第二皮带115设置在所述第二皮带凹槽内，其连接于第二电机120，所述第二电机120连接于所述第一中央控制单元125，所述第一中央控制单元125通过控制所述第二电机120的转动来控制所述第二离心筒121的转动，所述第二电机120通过所述第二皮带115带动所述第二离心筒121转动。本实施方式中，所述第二离心筒121的外周开设有多个第二过滤孔122，所述第二过滤孔122的孔径小于等于0.05毫米。所述第二底部翻转单元123设置在所述第二离心筒121远离所述第二粉碎机构的一端内，其连接于所述第一中央控制单元125，所述第一中央控制单元125用于控制所述第二底部翻转单元123的启闭及开度大小，继而控制经过第二次固液分离后的固体物质以合适的速度进入到所述壳聚糖提取子系统2。所述第二电机120连接于所述第一中央控制单元125，所述第一中央控制单元125用于控制所述第二电机120的启停，继而控制所述第二固液分离机构的启停。

所述第一集液腔体116远离所述进料斗11的一端设置有液体物质出口117及固体物质出口124，所述固体物质出口124连接于所述第二固液分离机构，其连接于所述壳聚糖提取子系统1。所述液体物质出口117与所述第一集液腔体116相连通，其连接于所述蛋白质提取子系统3。经过所述第一固液分离机构及所述第二固液分离机构分离出的液体物质在所述第一集液腔体116内临时暂存，然后通过所述液体物质出口117进入到所述蛋白质提取子系统3内。经所述第二固液分离机构进行固液分离后的固体物质通过所述第二底部翻转单元123后，自所述固体物质出口124进入到所述壳聚糖提取子系统2。

请参阅图4及图5，所述壳聚糖提取子系统2包括第二集液腔体22、第三离心筒227、升降单元24、搅拌单元、检测组件、第三底部翻转单元214、离心电机218及第二中央控制单元228，所述升降单元24设置在所述第二集液腔体22的顶部，其连接于所述搅拌单元，所述搅拌单元设置在所述第二集液腔体22上。所述第三离心筒227设置在所述第二集液腔体22内，所述离心电机218的输出轴穿过所述第二集液腔体22后连接于所述第三离心筒227上。所述第三底部翻转单元214设置在所述第三离心筒227的底部。所述第三底部翻转单元214、所述检测单元、所述升降单元224、所述离心电机218及所述搅拌单元分别连接于所述第二中央控制单元228。所述检测单元包括第一液位检测单元215、第一温度检测单元29及pH检测单元210。

所述第二集液腔体22的顶部设置有固体物质进口21，所述固体物质进口21的两端分别与所述固体物质出口124及所述第三离心筒227相连接，经过预处理后的甲壳类固体物质自所述固体物质进口21进入所述第三离心筒227中。所述第二集液腔体22的底部设置有排渣口217，所述排渣口217用于渣子的排出。

所述升降单元24设置在所述第二集液腔体22的顶部，其连接于所述搅拌单元。所述搅拌单元包括搅拌电机23及连接于所述搅拌电机23的第一搅拌器211，所述搅拌电机23连接于所述第二中央控制单元228。所述搅拌电机23设置在所述升降单元24上，通过所述升降单元24可以实现工作过程中所述搅拌电机23的上升或者下降以调整所述搅拌电机23的高度。所述搅拌电机23的输出轴伸入所述第三离心筒227内，所述第一搅拌器211收容于所述第三离心筒227内。所述搅拌电机23用于带动所述第一搅拌器211转动以达到搅拌的效果。所述升降单元24可以实现在系统工作过程中所述搅拌电机23的上升和下降，进而实现所述第一搅拌器211的高度调节，使得第一搅拌器211在做旋转运动的同时，在竖直方向上做来回的往复运动。

所述第一搅拌器211的内壁上设置有加热单元212，所述加热单元212与所述第二中央控制单元228相连接，通过所述第二中央控制单元228来实时控制所述加热单元212的加热功率。所述离心电机218的输出轴连接于所述第三离心筒227的底部，所述第三离心筒227在所述离心电机218的带动下进行慢速的旋转运动，所述离心电机218的旋转方向与所述搅拌电机23的旋转方向相反，以达到加强搅拌的效果。所述第三离心筒227的筒壁上开设有多个精细滤孔213，当所述离心电机218带动所述第三离心筒227做高速的旋转运动时，可以将废渣及液体甩出所述第三离心筒227至所述第二集液腔体22，以达到固液分离的离心效果。

所述第一温度检测单元29及所述pH检测单元210分别设置在所述搅拌电机23的输出轴上，两者分别用于测量所述第三离心筒227内固液悬浮物的温度及pH值，并将检测到的数值实时传输给所述第二中央控制单元228。所述第一液位检测单元215设置在所述第二集液腔体22内，其用于检测所述第二集液腔体22内的液位高度，并实时地将检测到的液位高度信息传输给所述第二中央控制单元228。所述第二集液腔体22的底部设置有壳聚糖出口216；所述第三离心筒227的左侧下部还设置有所述第三底部翻转单元214，所述第三底部翻转单元214与所述壳聚糖出口216活动连接，所述壳聚糖出口216凸出于所述第二集液腔体22。

所述第二集液腔体22的顶部从左至右依次设置有酸液进口25、碱液进口26、脱乙酰剂进口27和进水口28。所述第二集液腔体22的底部从左至右依次设置有酸液出口232、碱液出口231、脱乙酰剂出口230和出水口229。所述酸液出口232连接酸液回收箱219，所述酸液回收箱219连接酸液存储箱223，所述酸液存储箱223连接所述酸液进口25。所述碱液出口231连接碱液回收箱220，所述碱液回收箱220连接碱液存储箱224，所述碱液存储箱224连接所述碱液进口26。所述脱乙酰剂出口230连接脱乙酰剂回收箱221，所述脱乙酰剂回收箱221连接脱乙酰剂存储箱225，所述脱乙酰剂存储箱225连接所述脱乙酰剂进口27。所述出水口229连接废水回收箱222，所述废水回收箱222连接储水箱226，所述储水箱226连接所述进水口28。所述第二中央控制单元228还与分别设置在所述酸液进口25、所述碱液进口26、所述脱乙酰剂进口27、所述进水口28及所述出水口229、所述脱乙酰剂出口230、所述碱液出口231和所述酸液出口232中的酸液进口电磁阀、碱液进口电磁阀、脱乙酰剂进口电磁阀、进水口电磁阀、出水口电磁阀、脱乙酰剂出口电磁阀、碱液出口电磁阀和酸液出口电磁阀连接并对其控制；所述第二中央控制单元228可以根据所述第一液位检测单元215、所述第一温度检测单元29和所述pH检测单元210传递的液位高度、温度值和pH值信息，以实时控制设置在各个出口或进口内的电磁阀的启闭，以保持所述第三离心筒227内部的温度和pH值在给定的区间范围内。

本实施方式中，所述第二中央控制单元228与所述搅拌电机23相连接，可以控制所述搅拌电机23的启停及运行频率；所述第二中央控制单元228与所述升降单元24相连接，可以控制所述升降单元24的启停及上下往复运动的速度；所述第二中央控制单元228分别与所述酸液进口电磁阀、所述碱液进口电磁阀、所述脱乙酰剂进口电磁阀和所述进水口电磁阀相连接，可以根据所述第一液位检测单元215、所述第一温度检测单元29和所述pH检测单元210传递的液位高度、温度值和pH值信息，即时控制各个电磁阀的启闭，从而控制酸液、碱液、脱乙酰剂和水的含量，以保持所述第三离心筒227内部的温度和pH值在给定的区间范围内；所述第二中央控制单元228与所述第一温度检测单元29相连接，可以实时接收所述第一温度检测单元29传递的所述第三离心筒227内部的固液悬浮物的温度值信息；所述第二中央控制单元228与所述pH检测单元210相连接，可以实时接收所述pH检测单元210传递的所述第三离心筒227内部的固液悬浮物的pH值信息；所述第二中央控制单元228与所述加热单元212相连接，可以实时控制所述加热单元212的加热功率；所述第二中央控制单元228与所述第三底部翻转单元214相连接，可以控制所述第三底部翻转单元214的启闭及开度大小；所述第二中央控制单元228与所述第一液位检测单元29相连接，可以实时接收所述第一液位检测单元29传递的所述第二集液腔体22的液位高度信息；所述第二中央控制单元228与所述离心电机218相连接，可以控制所述离心电机218的启停及运行频率；所述第二中央控制单元228分别与所述酸液出口电磁阀、所述碱液出口电磁阀、所述脱乙酰剂出口电磁阀和所述出水口电磁阀相连接，可以即时控制各个电磁阀的启闭，从而分别在酸洗、碱洗、脱乙酰和水洗后将反应液体排出至相应的回收箱。

请参阅图6及与7，所述蛋白质提取子系统3包括第三中央控制单元31、抽真空泵32、过滤箱36、滤液存储箱311、萃取组件、水浴水解组件、第二温度检测单元318、雾化结晶组件及冷凝水箱331，所述抽真空泵32连接所述第三中央控制单元31及所述滤液存储箱311，所述过滤箱36设置在所述滤液存储箱311的顶部。所述萃取组件连接所述水浴水解组件，所述雾化结晶组件连接于所述水浴水解组件。所述冷凝水箱331分别连接于所述水浴水解组件及所述雾化结晶组件。自所述甲壳预处理子系统1进入所述蛋白质提取子系统3的液体物质经过所述萃取组件的两级萃取后，在所述水浴水解组件内被水浴加热而水解，再经过所述雾化结晶组件生成蛋白质。

所述过滤箱36与所述滤液存储箱311之间设置有过滤介质层37，所述过滤介质层37可以将大分子物质截留住，仅允许水和小分子物质通过并进入所述滤液存储箱311。所述滤液存储箱311与所述抽真空泵32相连接，所述抽真空泵32用于对所述滤液存储箱311进行连续抽气以使所述滤液存储箱311内部形成负压，达到对所述过滤箱36中的液体物质进行抽滤浓缩的效果，所述抽真空泵32与所述第三中央控制单元31相连接，所述第三中央控制单元31用于控制所述抽真空泵32的启停。

所述过滤箱36上端设置有进口，所述进口与所述液体物质出口117相连接。所述过滤箱36上还设置有电动机34，所述电动机34的输出轴伸入所述过滤箱36，并连接于第二搅拌器35。所述电动机34用于带动所述第二搅拌器35转动，以搅拌所述过滤箱36内的液体物质，防止所述过滤介质层37被污堵，提高了抽滤浓缩的效率。所述过滤箱36的内壁上还设置有第二液位检测单元33，所述第二液位检测单元33用于检测所述过滤箱36中的液位高度，并实时地将检测到的液位高度信息传输给所述第三中央控制单元31。所述过滤箱36的底部还设置有过滤箱出口39，所述过滤箱出口39穿过所述滤液存储箱311并与所述萃取组件相连接。所述过滤箱出口39内设置有过滤箱出口电磁阀38，所述过滤箱出口电磁阀38与所述第三中央控制单元31相连接并受其控制。所述滤液存储箱311的侧部开设有滤液存储箱出口310，所述滤液存储箱出口310用于排出滤液。

所述萃取组件包括第一萃取单元及连接于所述第一萃取单元的第二萃取单元。所述第一萃取单元包括第一萃取箱312、第一离心泵313及第一离心机314，所述第一萃取箱312的一端连接于所述过滤箱出口39，另一端连接于所述第一离心泵313，所述第一离心机314连接于所述第一离心泵313。所述第一离心泵313用于将萃取液泵入所述第一离心机314内。所述第二萃取单元包括第二萃取箱326、第二离心泵325及第二离心机324，所述第二萃取箱326连接所述第二离心泵325及所述第一离心机313，所述第二离心机324连接所述第二离心泵325及所述第一萃取箱312，所述第一离心机314及所述第二离心机324均连接于所述水浴水解组件。经过所述第二离心机324分离后的少部分蛋白液再进入所述第一萃取箱213作为萃取液进行循环利用；经过所述第一离心机313分离的蛋白液和经过所述第二离心机324分离的蛋白液流入所述水浴水解组件的水解箱328。

所述水浴水解组件包括蛋白酶箱327、萃取剂回收箱315、水解箱328、第二加热器330及水浴箱329。所述蛋白酶箱327及所述萃取剂回收箱315分别设置在所述水解箱328上，所述蛋白酶箱327用于向所述水解箱328内添加蛋白酶以进行水浴水解；所述萃取剂回收箱315用于吸收从所述水解箱328内蒸发出来的剩余少量萃取剂。所述水解箱328设置在所述水浴箱329顶部，所述水浴箱329远离所述水解箱328的一侧设置有所述第二加热器330。所述第二加热器330用于对所述水浴箱329内的水进行加热，然后所述水浴箱329对所述水解箱328进行加热，以提供温和易控的水解条件。所述水解箱328的侧壁上设置有第二温度检测单元318，所述第二温度检测单元318与所述第三中央控制单元31相连接，并实时地向所述第三中央控制单元31传递所述水解箱328内的温度值信息。

所述雾化结晶组件包括雾化喷嘴320、第一加热器319、冷凝管316、蒸发箱321及结晶箱322，所述雾化喷嘴320的一端连接于所述水解箱328，另一端伸入所述蒸发箱321内。所述第一加热器319设置在所述雾化喷嘴320上。水解后的蛋白液经所述雾化喷嘴320喷进所述蒸发箱321内进行蒸发。所述冷凝管316设置在所述蒸发箱321的顶部，其还设置有冷凝水出口317。蒸汽经过所述冷凝管316的冷凝后形成冷凝水，冷凝水经所述冷凝水出口317进入所述冷凝水箱331。所述冷凝水箱331还连接于所述水浴箱329，冷凝水可以用于向所述水浴箱329中补充水。所述结晶箱322连接于所述蒸发箱321的底部，所述结晶箱322的底部形成有蛋白质出口323，蛋白液蒸发后在所述结晶箱322中结晶形成蛋白质粉，所述蛋白质粉自所述蛋白质出口323排出。

所述第三中央控制单元31与所述抽真空泵32相连接，以控制所述抽真空泵32的启停及功率大小；所述第三中央控制单元31与所述第二液位检测单元33相连接，以实时接收所述第二液位检测单元33传递的所述过滤箱36的液位高度信息；所述第三中央控制单元31与所述电动机34相连接，以控制所述电动机34的启停及运行频率；所述第三中央控制单元31与所述过滤箱出口电磁阀38相连接，以通过控制所述过滤箱出口电磁阀38来控制所述过滤箱出口39的启闭及开度大小；所述第三中央控制单元31与所述第一离心泵313相连接，以控制所述第一离心泵313的启停及功率大小；所述第三中央控制单元31与所述第一离心机314相连接，以控制所述第一离心机314的启停及运行频率；所述第三中央控制单元31与所述第二温度检测单元318相连接，以实时接收所述第二温度检测单元318传递的所述水解箱328内部的温度值信息；所述第三中央控制单元31与所述第一加热器319相连接，以实时控制所述第一加热器319的加热功率；所述第三中央控制单元31与所述第二离心机324相连接，以控制所述第二离心机324的启停及运行频率；所述第三中央控制单元31与所述第二离心泵325相连接，以控制所述第二离心泵325的启停及功率大小；所述第三中央控制单元31与所述第二加热器330相连接，以实时控制所述第二加热器330的加热功率。

请参阅图8，本发明还提供了一种甲壳类固体废弃物回收利用方法，该回收利用方法包括以下步骤：提供如上所述的甲壳类固体废弃物回收利用系统，以用于对甲壳类固体废弃物进行甲壳预处理、壳聚糖提取和蛋白质提取，提取出具有高附加值的壳聚糖和蛋白质产品，以实现对甲壳类固体废弃物的回收利用。

具体地，甲壳预处理：甲壳类固体废弃物进入所述甲壳预处理子系统1进行预处理，所述第一粉碎机构首先对甲壳原料进行一级粗粉碎，然后经第一固液分离机构进行第一次固液分离，从而分离成液体物质和较粗的固体物质；较粗的固体物质由第二粉碎机构进行二级细粉碎，然后经第二固液分离机构进行第二次固液分离，从而分离成液体物质和较细的固体物质；最终将甲壳类固体废弃物预处理为甲壳类液体物质和粒径≤0.5mm的细颗粒状的甲壳类固体物质；

其次，壳聚糖提取及蛋白质提取：由所述壳聚糖提取子系统2对甲壳类固体物质进行一系列处理以提取出壳聚糖产品；首先是酸煮处理，以去除甲壳中的钙质；其次是碱煮处理，以去除残留的少量蛋白；然后是脱乙酰处理，通过对甲壳素进行脱乙酰基以精制出的湿态壳聚糖；最后进行水洗，以去除各种杂质，再进行干燥后即可得到精制的干态壳聚糖产品；

蛋白质提取时，由所述蛋白质提取子系统3对甲壳类液体物质进行一系列处理以提取出蛋白质产品；首先是抽滤浓缩，以去除多余的水分，提高液体物质中的蛋白成分浓度；其次是两级萃取，采用有机溶剂萃取出液体物质中的蛋白成分生成蛋白液；然后是水浴水解，得到的蛋白液在温和的水浴加热下发生水解反应；最后是蒸发结晶，水解后的蛋白液在所述蒸发箱321和所述结晶箱322中蒸发并同时结晶，最终得到粉末状的蛋白质产品。

本发明提供的甲壳类固体废弃物回收利用系统及方法，其所述系统包括甲壳预处理子系统、壳聚糖提取子系统和蛋白质提取子系统；该系统工作时，首先由甲壳预处理子系统对甲壳类固体废弃物原材料进行两级的超细破碎和固液分离，从而将甲壳原材料预处理为颗粒细小的固体物质和呈流动状态的液体物质两部分；然后固体物质进入所述壳聚糖提取子系统，并经过酸煮、碱煮、脱乙酰和水洗干燥等步骤得到壳聚糖产品；与此同时，液体物质进入所述蛋白质提取子系统，并经过抽滤浓缩、两级萃取、水浴水解和雾化结晶等步骤得到蛋白质产品，操作简单方便，生产成本低廉，适应性强且处理效果较高。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种甲壳类固体废弃物回收利用系统，其特征在于：

所述回收利用系统包括甲壳预处理子系统、壳聚糖提取子系统及蛋白质提取子系统，所述壳聚糖提取子系统及所述蛋白质提取子系统分别连接于所述甲壳预处理子系统；

所述甲壳预处理子系统用于对甲壳类固体废弃原材料进行两级粉碎及固液分离，从而将甲壳类原材料预处理为固体物质及呈流动状态的液体物质，且所述固体物质及所述液体物质分别进入所述壳聚糖提取子系统及所述蛋白质提取子系统；所述壳聚糖提取子系统用于对所述固体物质进行酸煮、碱煮、脱乙酰和水洗干燥处理以得到壳聚糖产品；所述蛋白质子系统用于对所述液体物质进行抽滤浓缩、两级萃取、水浴水解和雾化结晶处理以得到蛋白质产品。

2.如权利要求1所述的甲壳类固体废弃物回收利用系统，其特征在于：所述甲壳预处理子系统包括进料斗、第一粉碎机构、第一固液分离机构、第二粉碎机构、第二固液分离机构及第一集液腔体，所述第一粉碎机构连接所述进料斗及所述第一固液分离机构，所述第二粉碎机构连接所述第二固液分离机构及所述第一固液分离机构；所述第一固液分离机构、所述第二粉碎机构及所述第二固液分离机构均收容于所述第一集液腔体内。

3.如权利要求2所述的甲壳类固体废弃物回收利用系统，其特征在于：所述甲壳预处理子系统还包括设置在所述进料斗内的限位单元、两个喷射清洗单元及第一中央控制单元，两个所述喷射清洗单元间隔设置在所述进料斗上，所述限位单元及所述喷射清洗单元分别连接于所述第一中央控制单元，所述第一中央控制单元用于分别控制所述限位单元及所述喷射清洗单元。

4.如权利要求3所述的甲壳类固体废弃物回收利用系统，其特征在于：所述限位单元包括两块对称设置的可调挡料板及连接所述可调挡料板及所述第一中央控制单元的控制器，所述第一中央控制单元通过所述控制器来控制所述可调挡料板的偏转角度，进而控制甲壳类原材料进入所述第一粉碎机构的速度。

5.如权利要求2所述的甲壳类固体废弃物回收利用系统，其特征在于：第一粉碎机构包括第一本体、设置在所述第一本体内的粗粉碎齿轮、与所述粗粉碎齿轮相配合的第一挡料柱及粗滤网；所述第一本体呈筒状，所述第一挡料柱设置在所述第一本体的内壁上；所述粗滤网的边缘连接于所述第一本体的内壁，其用于对经所述第一粉碎机构粗粉碎后的甲壳类原材料进行粗过滤。

6.如权利要求1-5任一项所述的甲壳类固体废弃物回收利用系统，其特征在于：所述壳聚糖提取子系统包括第二集液腔体、第三离心筒、升降单元、搅拌单元及离心电机，所述第三离心筒设置在所述第二集液腔体内，所述升降单元设置在所述第二集液腔体的顶部，所述搅拌单元连接于所述升降单元，其用于对所述第三离心筒内的液体进行搅拌；所述离心电机的输出轴穿过所述第二集液腔体后连接于所述第三离心筒的底部，其用于带动所述第三离心筒旋转。

7.如权利要求6所述的甲壳类固体废弃物回收利用系统，其特征在于：所述搅拌单元包括搅拌电机及连接于所述搅拌电机的第一搅拌器，所述搅拌电机连接于第二中央控制单元；所述搅拌电机设置在所述升降单元上，通过所述升降单元来实现工作过程中所述搅拌电机的上升或者下降，以调整所述搅拌电机的高度；所述第一搅拌器的内壁上设置有加热单元，所述加热单元连接于所述第二中央控制单元，所述第二中央控制单元用于控制所述加热单元的加热功率。

8.如权利要求1-5任一项所述的甲壳类固体废弃物回收利用系统，其特征在于：所述蛋白质提取子系统包括第三中央控制单元、抽真空泵、过滤箱、滤液存储箱、萃取组件、水浴水解组件及雾化结晶组件，所述第三中央控制单元连接所述抽真空泵，所述抽真空泵连接于所述滤液存储箱，以对所述滤液存储箱进行抽气；所述滤液存储箱设置在所述过滤箱的底部；所述过滤箱连接于所述萃取组件，所述水浴水解组件连接所述萃取组件及所述雾化结晶组件；自所述甲壳预处理子系统进入所述蛋白质提取子系统的液体物质经过所述萃取组件的两级萃取后，在所述水浴水解组件内被水浴加热而水解，再经过所述雾化结晶组件而生成蛋白质。

9.如权利要求8所述的甲壳类固体废弃物回收利用系统，其特征在于：所述过滤箱与所述滤液存储箱之间设置有过滤介质层，所述过滤介质层用于对即将进入到所述滤液存储箱的液体进行过滤。

10.一种甲壳类固体废弃物回收利用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：首先，提供如权利要求1-9任一项所述的甲壳类固体废弃物回收利用系统；然后，采用所述回收利用系统依次对甲壳类固体废弃物进行甲壳预处理、壳聚糖提取及蛋白质提取，以得到壳聚糖产品及蛋白质产品。