RU2060818C1

RU2060818C1 - Process for preparing melanine-containing phytosorbent, and melanine-containing phytosorbent

Info

Publication number: RU2060818C1
Application number: RU94000254A
Authority: RU
Inventors: А.Е. Донцов; М.А. Островский
Original assignee: Донцов Александр Евгеньевич; Островский Михаил Аркадьевич; Институт химической физики РАН
Priority date: 1994-01-04
Filing date: 1994-01-04
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: food industry, medicine, agriculture, ecology. SUBSTANCE: process for manufacturing melanine-containing phytosorbent comprises grinding sunflower husk, carrying out acid hydrolysis with 30-50 % acid in 1:(8-10) weight ratio, washing with water, drying and grinding the finished product, phytosorbent comprises natural water- soluble high-molecular polymer having the following elements (wt %): 55.40-55.60 carbon; 5.26-5.31 hydrogen, 1.33-1.48 nitrogen; 37.30-37.70 oxygen; and sulfur, the balance, and the concentration of paramagnetic centers: (2.3+0.5)*10¹⁸ spin/g dry weight. EFFECT: more efficient preparation process. 7 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к способам получения сорбентов для очистки растворов и к составу фильтрующего материала, и может быть использовано в пищевой промышленности, медицине, сельском хозяйстве и других областях. The invention relates to methods for producing sorbents for cleaning solutions and to the composition of the filter material, and can be used in the food industry, medicine, agriculture and other fields.

Известен способ приготовления фитосорбента для обработки напитков путем обработки сырья кислотой, промывки и сушки [1] Преимущества этого способа получение сорбента из отходов винодельческого производства, т.е. низкая себестоимость сырья. A known method of preparing a phytosorbent for processing beverages by treating raw materials with acid, washing and drying [1] The advantages of this method are the production of a sorbent from waste from wine production, i.e. low cost of raw materials.

Недостатки: сложность технологии, поскольку дополнительно требуется воздействие на осадки электрическим током, введение в композицию ферментов, центрифугирование и т.д. Disadvantages: the complexity of the technology, since it additionally requires exposure to precipitation by electric current, the introduction of enzymes in the composition, centrifugation, etc.

Известен способ получения водорастворимого меланина путем измельчения сырья, обработки его, промывки и сушки [2] Преимущества способа относительно высокое содержание меланина в сорбенте, снижение стоимости за счет использования в качестве исходного сырья виноградных выжимок. A known method of producing water-soluble melanin by grinding raw materials, processing, washing and drying [2] the Advantages of the method is a relatively high content of melanin in the sorbent, cost reduction due to the use of grape marc as source material.

Недостатки: сложность способа, поскольку для обработки сырья используют центрифугирование, суспендирование, обработку ультразвуком, выпаривание. В результате получают водорастворимый сорбент, содержащий меланин, поэтому данным сорбентом загрязняется обрабатываемый раствор и возникает проблема по удалению меланина из растворов. Disadvantages: the complexity of the method, since centrifugation, suspension, sonication, evaporation are used for processing raw materials. As a result, a water-soluble sorbent containing melanin is obtained, therefore, the treated solution is contaminated with this sorbent and there is a problem of removing melanin from solutions.

Наиболее близким техническим решением для способа изготовления сорбента, содержащего меланин, является способ, при котором исходное сырье измельчают, обрабатывают кислотой, промывают и сушат [3]
Преимущества способа простота получения водонерастворимого сорбента c меланином.The closest technical solution for a method of manufacturing a sorbent containing melanin is a method in which the feedstock is crushed, treated with acid, washed and dried [3]
The advantages of the method are the simplicity of obtaining a water-insoluble sorbent with melanin.

Недостатки: поскольку в качестве исходного сырья используется почерневшая кожура банана, то для увеличения содержания меланина в сорбенте необходимо отделять кожуру от мездры, что является в промышленном производстве сложной технологической операцией, а также высокая себестоимость получаемого продукта из-за высокой стоимости сырья. Disadvantages: since the blackened peel of the banana is used as the feedstock, in order to increase the melanin content in the sorbent, it is necessary to separate the peel from the mezra, which is a complex technological operation in industrial production, as well as the high cost of the resulting product due to the high cost of the raw material.

Наиболее близким техническим решением для сорбента, содержащего меланин, как вещества является сорбент, представляющий собой природный водонерастворимый высокомолекулярный полимер с элементным составом из углерода, водорода, азота, кислорода, серы. Преимущества этого сорбента с меланином его водонерастворимость и высокая адсорбционная емкость. The closest technical solution for a sorbent containing melanin as a substance is a sorbent, which is a natural water-insoluble high molecular weight polymer with an elemental composition of carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, sulfur. The advantages of this sorbent with melanin are its water insolubility and high adsorption capacity.

Недостатки высокая себестоимость так как меланинсодержащий сорбент получают из чернил каракатицы, а также невозможность получения сорбента в больших количествах из-за недостатка сырья. The disadvantages are high cost since the melanin-containing sorbent is obtained from cuttlefish ink, as well as the inability to obtain sorbent in large quantities due to a lack of raw materials.

Задача изобретения уменьшение стоимости получаемого фитосорбента за счет использования дешевого сырья отходов производства при обеспечении высокой адсорбционной емкости сорбента и высокого процента (25-35%) выхода готового сорбента из исходного сырья. The objective of the invention is to reduce the cost of the resulting phytosorbent through the use of cheap raw materials from production waste while providing a high adsorption capacity of the sorbent and a high percentage (25-35%) of the yield of the finished sorbent from the feedstock.

Технический результат изобретения устойчивость продукта в сильно кислых средах и растворителях, его высокая антирадикальная активность, в связи с чем он может быть использован для сохранения продуктов от окисления. The technical result of the invention, the stability of the product in strongly acidic environments and solvents, its high antiradical activity, and therefore it can be used to preserve products from oxidation.

Для этого в качестве исходного сырья используют шелуху вызревших семечек подсолнечника, которые измельчают в муку, подвергают муку кислотному гидролизу 9-12 н. соляной кислотой в соотношении 1:(8-10) по весу в течение не менее 35-45 дн при комнатной температуре, после чего промывают дистиллированной водой и после сушки получают готовый продукт. For this, the husks of ripened sunflower seeds are used as feedstock, which are crushed into flour and subjected to acid hydrolysis of 9-12 n. hydrochloric acid in a ratio of 1: (8-10) by weight for at least 35-45 days at room temperature, after which it is washed with distilled water and after drying the finished product is obtained.

В качестве кислоты может быть также применена серная кислота в концентрации 35-50%
Кислотный гидролиз серной кислотой может быть проведен при 100^оС в течение не менее 3-6 ч.Sulfuric acid at a concentration of 35-50% can also be used as an acid.
Acid hydrolysis with sulfuric acid can be carried out at 100 ^about C for at least 3-6 hours

Кроме того, может быть проведена промывка в начале дистиллированной водой при нормальных условиях, а затем горячей дистиллированной водой при 80^оС.Furthermore, the washing may be carried out at the beginning of distilled water under normal conditions, and then with hot distilled water at 80 ° ^C.

После промывки водой перед сушкой сорбент с меланином может быть дополнительно промыт этиловым спиртом. After washing with water before drying, the sorbent with melanin can be additionally washed with ethanol.

В результате осуществления данного способа получают фитосорбент, содержащий меланин, включающий природный водонерастворимый высокомолекулярный полимер с элементным составом из углерода, водорода, азота, кислорода, серы, который согласно изобретению имеет следующий элементный состав, мас. Углерод 54,62-55,63 Водород 5,26-5,36 Азот 0,82-1,48 Кислород 37,23-39,0 Сера Не более 0,3
Концентрация парамагнитных центров (2,3 ±0,5) 10¹⁸ Спин/г cухого веса.As a result of the implementation of this method receive phytosorbent containing melanin, including a natural water-insoluble high molecular weight polymer with an elemental composition of carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, sulfur, which according to the invention has the following elemental composition, wt. Carbon 54.62-55.63 Hydrogen 5.26-5.36 Nitrogen 0.82-1.48 Oxygen 37.23-39.0 Sulfur Not more than 0.3
Concentration of paramagnetic centers (2.3 ± 0.5) 10 ¹⁸ Spin / g dry weight.

За счет использования в качестве исходного сырья шелухи семечек "виктории", при указанной обработке исходного сырья удается решить поставленную задачу с достижением технического результата. Due to the use of “Victoria” seed husks as a starting material, with the specified processing of the starting material, it is possible to solve the problem with achieving a technical result.

П р и м е р 1. Шелуху семечек подсолнечника измельчают на мельнице в муку. Берут 200 г муки, заливают 12 н. соляной кислоты. Смесь инкубируется при комнатной температуре в течение 35 сут. Затем смесь фильтруют через воронку Бюхнера и промывают на воронке дистиллированной водой. Сорбент сушат и измельчают. Получают не менее 60 г готового продукта. PRI me R 1. The husk of sunflower seeds is ground in a flour mill. Take 200 g of flour, pour 12 N. of hydrochloric acid. The mixture is incubated at room temperature for 35 days. The mixture is then filtered through a Buchner funnel and washed in a funnel with distilled water. The sorbent is dried and ground. Get at least 60 g of the finished product.

П р и м е р 2. Берут 200 г муки, полученной из шелухи семечек подсолнечника заливают 2 литрами 50%-ной серной кислоты. Смесь инкубируется при комнатной температуре 35 сут. Затем смесь фильтруют через воронку Бюхнера и промывают на воронке водой до исчезновения ионов SO $\binom{-2}{4}$ в проточных водах. Сорбент сушат и измельчают. Получают не менее 70 г готового продукта.PRI me R 2. Take 200 g of flour obtained from the husks of sunflower seeds, pour 2 liters of 50% sulfuric acid. The mixture is incubated at room temperature for 35 days. The mixture is then filtered through a Buchner funnel and washed on a funnel with water until SO ions disappear $\binom{-2}{4}$ in running waters. The sorbent is dried and ground. Get at least 70 g of the finished product.

П р и м е р 3. Берут 200 г муки, заливают 1,6 литрами 37%-ной серной кислоты. Смесь инкубируется при 100^оС в течение 4 ч. Затем смесь фильтруют, промывают водой. Продукт сушат и измельчают. Получают 55 г готового продукта.PRI me R 3. Take 200 g of flour, pour 1.6 liters of 37% sulfuric acid. The mixture is incubated at 100 ^about C for 4 hours. Then the mixture is filtered, washed with water. The product is dried and ground. Obtain 55 g of the finished product.

В результате осуществления способа по примерам 1-3 получают сорбент, представляющий собой черный порошок без вкуса и запаха, нерастворимый в воде, кислотах и органических растворителях. При исследованиях получено, что данный сорбент с меланином частично растворяется лишь в сильных щелочах с разрушением структуры сорбента. As a result of the implementation of the method according to examples 1-3, a sorbent is obtained, which is a black powder without taste and odor, insoluble in water, acids and organic solvents. In studies it was found that this sorbent with melanin partially dissolves only in strong alkalis with the destruction of the structure of the sorbent.

В результате обработки муки из шелухи семечек подсолнечника указанным способом получают сорбент с меланином с элементным составом, мас. Углерод 54,62-55,63 Водород 5,26-5,36 Азот 0,82-1,48 Кислород 37,23-39,0 Сера Не более 0,3, концентрация парамагнитных центров (2,3± 0,5) ^. 10¹⁸ Спин/г cухого веса.As a result of processing flour from the husks of sunflower seeds in this way, a sorbent with melanin with an elemental composition, wt. Carbon 54.62-55.63 Hydrogen 5.26-5.36 Nitrogen 0.82-1.48 Oxygen 37.23-39.0 Sulfur Not more than 0.3, concentration of paramagnetic centers (2.3 ± 0.5 ^). 10 ¹⁸ Spin / g dry weight.

Как показали исследования, сорбционная емкость сорбента с меланином по железу при рН 3,0 составляет 0,47 + 0,07 meq/г cух.веса. Studies have shown that the sorption capacity of the sorbent with melanin for iron at pH 3.0 is 0.47 + 0.07 meq / g dry weight.

П р и м е р 4. Испытание полученного сорбента проводят при очистке вина. К 100 мл виноматериала "Черноморское розовое" добавляется 50 мг сорбента. Смесь инкубируется в течение 20 мин при комнатной температуре и фильтруется от содержащегося сорбента. Результаты приведены в табл.1. Концентрацию ионов двухвалентного железа измеряют по реакции с 1,10-фенантролином, а трехвалентного по реакции с роданидом аммония. PRI me R 4. The test obtained sorbent is carried out when cleaning wine. 50 mg of sorbent is added to 100 ml of wine material "Black Sea Rose". The mixture is incubated for 20 min at room temperature and filtered from the contained sorbent. The results are shown in table 1. The concentration of ferrous ions is measured by reaction with 1,10-phenanthroline, and ferric by reaction with ammonium thiocyanate.

П р и м е р 5. Испытание полученного сорбента с меланином проводят при очистке водопроводной воды от ионов Са(2+). Один литр водопроводной воды пропускают через колонку, содержащую 4 г полученного сорбента с меланином. Концентрацию ионов кальция измеряют с помощью арсеназо 3. Образовавшийся окрашенный раствор спектрофотометрировался при длине волны 660 нм. Результаты приведены в табл.2. PRI me R 5. The test of the obtained sorbent with melanin is carried out when cleaning tap water from ions of Ca (2+). One liter of tap water is passed through a column containing 4 g of the obtained sorbent with melanin. The concentration of calcium ions is measured using arsenazo 3. The resulting colored solution was spectrophotometrically measured at a wavelength of 660 nm. The results are shown in table.2.

Таким образом, простым и дешевым способом получен высококачественный фитосорбент, нерастворимый в кислотах и различных растворителях, что позволяет широко его использовать для очистки пищевых продуктов, для обработки легко окисляющихся веществ и т.д. Thus, in a simple and cheap way, a high-quality phytosorbent insoluble in acids and various solvents was obtained, which allows it to be widely used for cleaning food products, for processing easily oxidized substances, etc.

Claims

1. A method of obtaining a melanin-containing phytosorbent, including grinding the feedstock, treating it with acid, washing with water and drying, characterized in that the husks of ripe sunflower seeds are used as feedstock, grinding is done to flour, the flour is treated with 30-50% acid in a ratio of 1 (8 10) by weight and after drying receive the finished product.

2. The method according to claim 1, characterized in that the treatment is carried out with hydrochloric or sulfuric acid.

3. The method according to PP.1 and 2, characterized in that the acid treatment at 20 ^o With is carried out for 35 to 45 days.

4. The method according to PP.1 and 2, characterized in that the treatment with sulfuric acid at 100 ^o With is carried out for 3 to 6 hours

5. The method according to PP. 1 to 4, characterized in that the washing with water is carried out first with distilled water under normal conditions, and then with hot distilled water at 80 ^o C.

6. The method according to PP.1 to 5, characterized in that after washing with water before drying, the product is additionally washed with ethanol.

7. Melanin-containing phytosorbent containing a natural water-soluble high molecular weight polymer with an elemental composition of carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, sulfur, characterized in that it contains, wt.

Carbon 54.62 55.63
Hydrogen 5.26 5.36
Nitrogen 0.82 1.48
Oxygen 37.23 39.0
Sulfur Not more than 0.3
the concentration of paramagnetic centers (2.3 + 0.5) • 10 ¹ ⁸ spin / g dry weight.