RU2087483C1 - Method of preparing chitosan - Google Patents

Method of preparing chitosan Download PDF

Info

Publication number
RU2087483C1
RU2087483C1 RU93055356A RU93055356A RU2087483C1 RU 2087483 C1 RU2087483 C1 RU 2087483C1 RU 93055356 A RU93055356 A RU 93055356A RU 93055356 A RU93055356 A RU 93055356A RU 2087483 C1 RU2087483 C1 RU 2087483C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mother liquor
deacetylation
carried out
deproteinization
decalcification
Prior art date
Application number
RU93055356A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93055356A (en
Inventor
В.В. Сова
Д.Б. Фрайман
В.В. Банников
Ф.И. Львович
Original Assignee
Сова Вячаслав Васильевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сова Вячаслав Васильевич filed Critical Сова Вячаслав Васильевич
Priority to RU93055356A priority Critical patent/RU2087483C1/en
Publication of RU93055356A publication Critical patent/RU93055356A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2087483C1 publication Critical patent/RU2087483C1/en

Links

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: chitosan is used as sorbent and is prepared by grinding natural chitin - containing stock, decalcination with 1.5% hydrochloric acid solution and deproteinazation with 1-5% hydrochloric acid solution and also by washing and deaacylation with 46-47% sodium hydroxide solution. Chitin-containing stock is ground to obtain at least 90% particles having from (+5) to (0.5) fractions. Prior to washing operation, three cycles of deproteination and decalcination are carried out alternately. Each subsequent cycle of the alternating stages is carried out at temperature higher than that in the preceding stage. EFFECT: more efficient preparation method. 6 cl

Description

Настоящее изобретение относится к химической технологии получения сорбентов на основе хитозана. The present invention relates to chemical technology for producing sorbents based on chitosan.

Известен способ получения хитозана, включающий декальцинирование 3,5%-ным раствором соляной кислоты при соотношении Т Ж 1 4 и температуре 20oC, удаление жиров экстракцией в уксусно-этиловом эфире при температуре 30oC, депротеинизацию 3,5% -ным едким натром 24 час при t 25oC, деацитилирование 50% -ным NaOH при t 80-96oC в течение 15-30 минут, промывку и сушку при 80oC [1]
Недостатком известного способа является невысокая степень деацетилирования 56-70% -ным NaOH, что свидетельствует о невысоком качестве продукта. В полученном хитозане высокое содержание минеральных примесей. Процесс идет периодически, поэтому производительность процесса невысокая.
A known method of producing chitosan, including decalcification with a 3.5% solution of hydrochloric acid at a ratio of Т Ж 1 4 and a temperature of 20 o C, fat removal by extraction in ethyl acetate at a temperature of 30 o C, deproteinization with a 3.5% caustic sodium 24 hours at t 25 o C, deacylation with 50% NaOH at t 80-96 o C for 15-30 minutes, washing and drying at 80 o C [1]
The disadvantage of this method is the low degree of deacetylation of 56-70% NaOH, which indicates a low quality product. The resulting chitosan has a high content of mineral impurities. The process runs periodically, so the performance of the process is low.

Выход продукта в способе 70% от хитина. Известным способом нельзя получить хитозан с высокой молекулярной массой. The product yield in the method of 70% of chitin. In a known manner it is impossible to obtain high molecular weight chitosan.

Для устранения указанных недостатков предложен способ получения хитозана, включающий измельчение хитинсодержащего сырья, депротеинизацию 1-5%-ным раствором гидроксида натрия, декальцинирование 1-5%-ным раствором соляной кислоты, деацетилирование 46-47%-ным раствором гидроксида натрия при температуре 80-85oC, причем измельчение ведут до получения не мене 90% частиц фракции (+5)oC(-0,5), перед деацетилированием дополнительно проводят соответственно дополнительные стадии депротеинизации и декальцинирования, первую стадию депротеинизации ведут 1-3 час и первую стадию декальцинирования ведут 0,5-1,5 час, вторую стадию депротеинизации ведут 1-3 час, вторую стадию декальцинирования ведут 0,5-1,5 час, третью стадию депротеинизации ведут 1-3 час, декальцинирование -0,5-1,5 час.To eliminate these drawbacks, a method for producing chitosan is proposed, including grinding chitin-containing raw materials, deproteinization with a 1-5% solution of sodium hydroxide, decalcification with a 1-5% solution of hydrochloric acid, deacetylation with a 46-47% solution of sodium hydroxide at a temperature of 80- 85 o C, wherein the grinding is carried out to obtain not less than 90% of the particles fractions (+5) o C (-0,5) , before the deacetylation is carried further, respectively, the additional step of deproteinization and decalcification, deproteinization first step are 1-3 AC and the first stage of decalcification are 0.5-1.5 hours, the second stage of deproteinization is 1-3 hours, the second stage of decalcification is 0.5-1.5 hours, the third stage of deproteinization is 1-3 hours, decalcification -0, 5-1.5 hours

Стадии проводят без промежуточных промывок, т.е. сокращается расход воды. Кроме того, процесс ведется полунепрерывно, что позволяет увеличить производительность. Все стадии декальцинирования ведут при температуре 35-55oC, а депротеинизации- при температуре 60-85oC.The steps are carried out without intermediate washes, i.e. reduced water consumption. In addition, the process is semi-continuous, which allows to increase productivity. All stages of decalcification are carried out at a temperature of 35-55 o C, and deproteinization at a temperature of 60-85 o C.

Основная задача при выполнении всех этих операций заключается в сохранении неповрежденной (по возможности) многозвенной молекулы хитина при максимальной степени деацетилирования (не менее 70% ацетильных групп, замененных водородом). The main task in performing all these operations is to preserve the intact (if possible) multi-link chitin molecule with a maximum degree of deacetylation (at least 70% of acetyl groups replaced by hydrogen).

После каждой стадии процесса маточник удаляют и тщательно промывают твердую фазу питьевой водой до pH 6-7. Расход воды при этом достигает 180 м3 на тонну хитозана.After each stage of the process, the mother liquor is removed and the solid phase is thoroughly washed with drinking water to a pH of 6-7. The water consumption in this case reaches 180 m 3 per ton of chitosan.

Необходимую для процесса щелочь готовят растворением твердого едкого натра в воде. The alkali necessary for the process is prepared by dissolving solid caustic soda in water.

Стадии депротеинизации (удаление белка), декальцинирования (удаление карбоната кальция) и деацетилирования (замена ацетильных групп) проводятся либо в одном реакторе, либо перегрузкой отфильтрованной твердой фазы в другие аппараты. Процесс осуществляется периодически. The stages of deproteinization (removal of protein), decalcification (removal of calcium carbonate) and deacetylation (replacement of acetyl groups) are carried out either in one reactor or by loading the filtered solid phase into other devices. The process is carried out periodically.

Настоящее изобретение позволяет удалять белок и углекислый кальций из панциря депротеинизацией и декальцинированием в несколько стадий в более мягких условиях. Вначале снимают часть белка щелочным раствором, затем декальцинирование, эти стадии повторяют еще два раза без промежуточных стадий промывки. Готовый хитин, который получается после перечисленных стадий, подвергают деацетилированию с помощью 46-47%-ного раствора гидроксида натрия. Гидроксид натрия может быть получен методом диафрагменного электролиза или мембранным способом. Условия диафрагменного электролиза стандартны. The present invention allows the removal of protein and calcium carbonate from the shell by deproteinization and decalcification in several stages under milder conditions. First, a portion of the protein is removed with an alkaline solution, then decalcification, these steps are repeated two more times without intermediate washing steps. The finished chitin, which is obtained after the above steps, is subjected to deacetylation with a 46-47% sodium hydroxide solution. Sodium hydroxide can be obtained by the method of diaphragm electrolysis or membrane method. Diaphragm electrolysis conditions are standard.

Время реакции деацетилирования 4 часа, температура процесса: 1 час 82-83oC, 1,5 часа 88-90oC, 1,5 часа 82-83oC. По истечении этого времени смесь в аппарате разбавляют питьевой водой на половину и отсасывают маточный раствор. Хитозан промывают питьевой водой до pH 7, фильтруют на центрифуге и сушат до содержания воды не более 10%
Разбавленный раствор щелочи подвергают упарке при разрежении 680-720 мм рт.ст. до концентрации 50% и вновь возвращают в цикл.
The deacetylation reaction time is 4 hours, the process temperature: 1 hour 82-83 o C, 1.5 hours 88-90 o C, 1.5 hours 82-83 o C. After this time, the mixture in the apparatus is diluted with drinking water by half and the mother liquor is sucked off. Chitosan is washed with drinking water to pH 7, filtered by centrifuge and dried to a water content of not more than 10%
The diluted alkali solution is subjected to evaporation at a vacuum of 680-720 mm Hg. to a concentration of 50% and again returned to the cycle.

Пример. В качестве хитинсодержащего сырья берут 42 кг панциря комчатского краба, измельчают в шаровой мельнице до получения 90% частиц фракции (+5)-(-0,5). Измельченный панцирь в количестве 40 кг загружают в предварительно подогретый до 63oC 4%-ный раствор гидроксида натрия, взятого в количестве 270 литров. Реакционную массу перемешивают в течение 1 часа 30 минут, поддерживая указанную температуру. После окончания процесса маточный раствор удаляют в сборник отработанного щелочного раствора. В аппарат загружают 270 л 1,5%-ного раствора соляной кислоты, подогревают до 35oC и выдерживают при перемешивании 1 час. Удаляют маточный раствор в сборник отработанного кислого раствора и загружают 240 литров 4%-ного раствора гидроксида натрия. Нагревают до температуры 75oC и выдерживают при перемешивании 2 часа. Удаляют маточник и загружают 240 л 3%-ной соляной кислоты, нагревают до 40oC и выдерживают при перемешивании 1 час 30 минут? Удаляют маточный раствор и загружают 240 л 4%-ного раствора гидроксида натрия.Example. As chitin-containing raw materials, 42 kg of carapace of carapace are taken, crushed in a ball mill to obtain 90% of particles of fraction (+5) - (- 0.5). The crushed shell in an amount of 40 kg is loaded into a 4% sodium hydroxide solution taken in an amount of 270 liters preheated to 63 ° C. The reaction mass is stirred for 1 hour 30 minutes, maintaining the indicated temperature. After the process, the mother liquor is removed into the spent alkaline solution collector. 270 l of a 1.5% hydrochloric acid solution are loaded into the apparatus, heated to 35 ° C and kept under stirring for 1 hour. The mother liquor is removed into the spent acid solution collector and 240 liters of a 4% sodium hydroxide solution are charged. Heated to a temperature of 75 o C and kept under stirring for 2 hours. The mother liquor is removed and 240 L of 3% hydrochloric acid is charged, heated to 40 o C and kept under stirring for 1 hour 30 minutes? The mother liquor is removed and 240 L of a 4% sodium hydroxide solution is charged.

Реакционную смесь перемешивают при t 82oC в течение 3 час, удаляют маточный раствор и загружают 240 л 3%-ного раствора соляной кислоты. Реакционную смесь перемешивают при t 45oC в течение 2 час. Маточник удаляют и подают промывную воду и отмывают до pH промывной воды, равной 7. В полученный мокрый хитин, содержащий влаги до 80% добавляют 200 л 52%-ного раствора гидроксида щелочи, и в реакционной смеси образуется 46%-ный раствор гидроксида натрия. Деацетилирование ведется при t 84oC в течение 4 часов. Полученный хитозан промывается водой. Промывка осуществляется паровым конденсатом.The reaction mixture is stirred at t 82 o C for 3 hours, the mother liquor is removed and 240 l of a 3% hydrochloric acid solution are charged. The reaction mixture was stirred at t 45 o C for 2 hours. The mother liquor is removed and the wash water is supplied and washed until the pH of the wash water is 7. To the resulting wet chitin containing moisture up to 80% 200 l of a 52% alkali hydroxide solution are added, and a 46% sodium hydroxide solution is formed in the reaction mixture. Deacetylation is carried out at t 84 o C for 4 hours. The resulting chitosan is washed with water. Flushing is carried out with steam condensate.

Маточный раствор после стадии деацетилирования содержит 32% NaOH, его укрепляют до 52% например, упариванием и вновь направляют на повторное использование или для получения гипохлорита натрия, или на гидролиз жиров мыловаренного производства, или на станции водоочистки и нейтрализации в качестве реагента, этот раствор может быть отправлен в стекольное производство. The mother liquor after the deacetylation stage contains 32% NaOH, it is strengthened to 52%, for example, by evaporation and again sent for reuse or to obtain sodium hypochlorite, or for hydrolysis of soap fats, or at a water purification and neutralization station as a reagent, this solution can be sent to glass production.

Из маточного раствора со стадии депротеинизации выделяют белок и направляют на смешение с маточным раствором со стадии декальцинирования. После смешения получаем раствор и доводим его до pH 7 с дальнейшим его использованием для растворения соли в хлорном производстве или в мыловарении. Protein is isolated from the mother liquor from the deproteinization step and sent for mixing with the mother liquor from the decalcification step. After mixing, we obtain a solution and bring it to pH 7 with its further use for dissolving salt in chlorine production or in soap making.

Полученный хитозан характеризуется следующими характеристиками:
содержание основного вещества 99,98%
примеси 0,020 (в пересчете на сухое вещество)
несгораемый остаток 0,015%
тяжелые металлы, в том числе железо 0,005%
степень деацетилирования 78%
выход целевого продукта 96% от полученного хитина
вязкость 1% хитозана в 1%-ном растворе уксусной кислоты 1,1 Па
Полученный хитозан может быть использован в качестве адсорбента при дезодорации газовых смесей, содержащих метилмеркаптан и другие кислые газы. Полученный хитозан используется для выделения тяжелых металлов, например ртути и кадмия, из промышленных отходов.
The resulting chitosan is characterized by the following characteristics:
basic substance content 99.98%
impurities 0,020 (in terms of dry matter)
non-combustible residue of 0.015%
heavy metals, including iron 0.005%
degree of deacetylation 78%
the yield of the target product 96% of the obtained chitin
viscosity of 1% chitosan in a 1% solution of acetic acid 1.1 Pa
The obtained chitosan can be used as an adsorbent in the deodorization of gas mixtures containing methyl mercaptan and other acid gases. The resulting chitosan is used to isolate heavy metals, such as mercury and cadmium, from industrial waste.

Процесс декальцинирования осуществляется в пределах 1-5%-ного раствора соляной кислоты; ниже 1% нецелесообразно использовать растворы, поскольку резко возрастают реакционные объемы, а выше 5% процесс идет бурно, происходит вспенивание, что ухудшает характеристики способа. При времени меньше 0,5 часа по стехиометрии не происходит полностью реакции, выше 2 часов проводить процесс не имеет смысла, т.к. процесс завершился, вымывать кальций из частиц уже невозможно. The decalcification process is carried out within 1-5% hydrochloric acid solution; below 1% it is impractical to use solutions, since the reaction volumes increase sharply, and above 5% the process is rapid, foaming occurs, which degrades the characteristics of the method. At a time of less than 0.5 hours, stoichiometry does not completely reaction, more than 2 hours to carry out the process does not make sense, because the process is completed, it is no longer possible to wash out calcium from the particles.

При температуре ниже 35oC не будет удален полностью кальций, который должен быть извлечен полностью на этой стадии. Выше 55oC неоправданно растут тепловые затраты.At temperatures below 35 o C will not be completely removed calcium, which must be extracted completely at this stage. Above 55 o C, heat costs unnecessarily increase.

Стадии депротеинизации. Stages of deproteinization.

При концентрации раствора ниже 1% гидроксида натрия будут задействованы большие реакционные объемы. At a solution concentration below 1% sodium hydroxide, large reaction volumes will be involved.

При содержании в растворе гидроксида натрия выше 5% происходит осмоление белка, присутствующего в хитинсодержащем сырье, и процесс депротеинизации не идет. When the content of sodium hydroxide in the solution is higher than 5%, the protein that is present in the chitin-containing raw material is ground, and the deproteinization process does not occur.

Если процесс идет меньше 1 часа, то реакция не проходит полностью, а выше 3 часов нецелесообразно из-за окончания реакции. If the process takes less than 1 hour, then the reaction does not pass completely, and above 3 hours it is impractical because of the end of the reaction.

При температуре ниже 60oC низка скорость реакции, а выше 85oC процесс становится опасным, т.к. можно разрушить цепочку хитозана.At temperatures below 60 o C the reaction rate is low, and above 85 o C the process becomes dangerous, because can destroy the chitosan chain.

Стадия деацетилирования. Stage of deacetylation.

При концентрации ниже 46% степень деацетилирования резко падает, а при увеличении выше 47% цепочка хитозана рвется. At a concentration below 46%, the degree of deacetylation drops sharply, and with an increase above 47%, the chitosan chain breaks.

В температурном интервале 80-85oC цепочка хитозана остается неразрушенной.In the temperature range of 80-85 o C, the chitosan chain remains intact.

Таким образом, получен хитозан с высокой степенью деацетилирования, с высокой молекулярной массой и хорошими сорбционными свойствами. Thus, chitosan with a high degree of deacetylation, with a high molecular weight and good sorption properties was obtained.

Литература. Literature.

[1] Brzeski M. "Bouleten Morski Institut Rubacki", Gdynia, 1985, vol. 14, N 3-4, p. 57-60. [1] Brzeski M. "Bouleten Morski Institut Rubacki", Gdynia, 1985, vol. 14, N 3-4, p. 57-60.

Claims (6)

1. Способ получения хитозана, включающий измельчение природного хитинсодержащего сырья, декальцинирование 1 5%-ным раствором соляной кислоты, депротеинизацию 1 5%-ным раствором гидроксида натрия, промывку и деацетилирование 46 47%-ным раствором гидроксида натрия при 80 85oС и отделение хитозана от маточного раствора, отличающийся тем, что хитинсодержащее сырье измельчают до получения не менее 90% частиц фракции (+5) (-0,5), после чего перед промывкой проводят три цикла из чередующихся стадий депротеинизации и декальцинирование, при этом депротеинизацию ведут при 60 - 85oС в течение 1 3 ч, декальцинирование при 35 55oС в течение 0,5 2 ч, причем каждый последующий цикл из чередующихся стадий проводят при более высокой температуре, чем предыдущий.1. A method of producing chitosan, including grinding natural chitin-containing raw materials, decalcification with 1 5% hydrochloric acid solution, deproteinization with 1 5% sodium hydroxide solution, washing and deacetylation with 46 47% sodium hydroxide solution at 80 85 o C and separation chitosan from the mother liquor, characterized in that the chitin-containing raw material is ground to obtain at least 90% of the particles of the fraction (+5) (-0.5), after which three cycles of alternating stages of deproteinization and decalcification are carried out before washing, with deproteinization The reaction is carried out at 60 - 85 o C for 1 3 hours, decalcification at 35 55 o C for 0.5 2 hours, and each subsequent cycle from alternating stages is carried out at a higher temperature than the previous one. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что маточный раствор со стадии деацетилирования концентрируют и подают на стадию деацетилирования. 2. The method according to claim 1, characterized in that the mother liquor from the deacetylation step is concentrated and fed to the deacetylation step. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что маточный раствор со стадии деацетилирования направляют на хлорирование с получением гипохлорита натрия. 3. The method according to claim 1, characterized in that the mother liquor from the deacetylation step is sent for chlorination to produce sodium hypochlorite. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что маточный раствор со стадии деацетилирования подают на стадию гидролиза жиров в мыловаренном производстве. 4. The method according to claim 1, characterized in that the mother liquor from the deacetylation step is fed to the stage of fat hydrolysis in soap manufacture. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что маточный раствор со стадии деацетилирования подают на травление изделий из алюминия. 5. The method according to claim 1, characterized in that the mother liquor from the deacetylation step is fed to the etching of aluminum products. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что маточный раствор со стадии деацетилирования подают на нейтрализацию и очистку сточных вод. 6. The method according to claim 1, characterized in that the mother liquor from the deacetylation stage serves to neutralize and treat wastewater.
RU93055356A 1993-12-21 1993-12-21 Method of preparing chitosan RU2087483C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93055356A RU2087483C1 (en) 1993-12-21 1993-12-21 Method of preparing chitosan

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93055356A RU2087483C1 (en) 1993-12-21 1993-12-21 Method of preparing chitosan

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93055356A RU93055356A (en) 1996-05-10
RU2087483C1 true RU2087483C1 (en) 1997-08-20

Family

ID=20150208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93055356A RU2087483C1 (en) 1993-12-21 1993-12-21 Method of preparing chitosan

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2087483C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003066682A1 (en) * 2002-02-07 2003-08-14 Abbott Laboratories De Costa Rica Ltd Method for deproteinization of chitosan
RU2548178C2 (en) * 2008-03-19 2015-04-20 Агратек Интернэшнл, Инк. Method of obtaining chitosan
RU2615636C1 (en) * 2016-03-21 2017-04-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" Chitosan production method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Bzzeski M. "Bouleten Morski Institut Rubaski. - Gdynia, 1985, v. 14, N 3 - 4, p. 57 - 60. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003066682A1 (en) * 2002-02-07 2003-08-14 Abbott Laboratories De Costa Rica Ltd Method for deproteinization of chitosan
RU2548178C2 (en) * 2008-03-19 2015-04-20 Агратек Интернэшнл, Инк. Method of obtaining chitosan
RU2615636C1 (en) * 2016-03-21 2017-04-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" Chitosan production method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104262200B (en) One recycles waste water and prepares N, N ' production method of-dicyclohexylcarbodiimide
JPH04227894A (en) Method for processing residue of extraction process of barium sulfide
EP1370672A1 (en) Process for producing carrageenan with reduced amount of insoluble material
RU2087483C1 (en) Method of preparing chitosan
EP0046048A1 (en) Process for manufacture of calcium hypochlorite
CN110304639B (en) Purification method of sodium o-sulfonate benzaldehyde byproduct salt
CN1094944C (en) Process for preparing chitosan
FI87190C (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV ANTRAKINONDISPERSION
JPH0768531B2 (en) Desalination of coal
RU2117673C1 (en) Method of chitosan preparing
RU2073017C1 (en) Method of preparing chitosan
RU2210540C1 (en) Gypsum binder preparation method
RU2021992C1 (en) Method of gelatine production
CN104724872A (en) Method for recycling sodium chloride from waste water generated during production of phenoxyacetic acid pesticide
RU2065447C1 (en) Method of chitosan preparing
RU2808413C1 (en) Method for producing liquid glass
US3948985A (en) Method of producing carboxymethyloxysuccinic acid
SU1650578A1 (en) Method for obtaining liquid glass
SU1156624A1 (en) Method of obtaining agaroid from phyllofora
RU2087484C1 (en) Installation for producing chitosan
CN1095489C (en) Chemical process for producing sweet wormwood glue
RU2077571C1 (en) Method of preparing sorbent
RU2330670C1 (en) Method of chitosan production
KR100196679B1 (en) Preparation of agar gelatine using edta salt
SU1034690A1 (en) Method of producing beet pectine