用亞臨界水熱解節肢動物外殼制備幾丁質的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用亞臨界水熱解節肢動物外殼制備幾丁質的方法。本發明首先將節肢動物外殼粉碎，并將該粉末與水混合。然后將混合物放入半間歇式反應器中，在200～360oC溫度條件下萃取提純10～120分鐘，反應結束后冷卻至常溫。最后將所得混合物過濾，固體在105～150oC干燥直到固體質量不變得到幾丁質，濾液回用。本發明利用亞臨界水處理節肢動物外殼制備幾丁質，該方法有效的簡化了工業制備幾丁質的工藝步驟，而且對環境不造成污染，同時反應后濾液可以有效的回用。
【專利說明】用亞臨界水熱解節肢動物外殼制備幾丁質的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于亞臨界萃取領域，涉及一種生物質提純技術，具體涉及節肢動物外殼中幾丁質的制備方法。
【背景技術】
[0002]幾丁質是廣泛存在于真菌的細胞壁和節肢動物的外骨骼中，是自然界中第二大豐富的多聚糖。由于幾丁質的化學結構與植物纖維素非常相似，故幾丁質又稱做動物性纖維。幾丁質在強堿的作用下分解成脫乙酰幾丁質和乙酸，并且脫乙酰幾丁質被國際醫學營養食品學會命名為第八大生命要素，越來越受到關注。
[0003]幾丁質廣泛運用于工業，醫藥以及化妝品領域。它可以作為廢水凈化材料，染料，粘合劑和傷口愈合劑，甲殼素還能活化細胞，防止細胞老化，促進細胞新陳代謝。
[0004]凡是含幾丁質的生物體都可用作制備幾丁質的原料。從生產成本考慮，則常用蟹殼和蝦殼。蟹殼和蝦殼是水產加工中產生的固體廢棄物，任意排放會造成環境污染。隨著我國對蝦養殖業的發展，對蝦加工產生的蝦頭、蝦殼數量很大，是很好的生產幾丁質的原料。
[0005]工業上制備幾丁質主要可分為脫蛋白質，去礦物質和褪色三個步驟，如圖1所示。蝦蟹殼等節肢動物外殼中含有大量的無機鹽，其中主要是碳酸鈣，還有少量碳酸鎂，以及半微量和微量的鉛、汞、砷、錳、鐵等。這些金屬的鹽酸鹽都易溶于水，因此用稀鹽酸浸泡節肢動物的外殼時，其中的無機鹽轉換成其鹽酸鹽而溶于水中，通過洗滌、分離即可除去其無機鹽。除鹽酸外，也可用甲酸和硝酸等。節肢動物中蛋白質的數量也很大。蛋白質是一類兩性化合物，既能溶于堿，也能溶于酸，一般而言，在堿液中溶解得快一點，也安全一些。同時，蛋白質在堿液中水解得稍慢一點，而在酸液中快一點。用稀酸浸泡節肢動物外殼時，會有一部分蛋白質溶解出來；用稀堿液浸泡，可將殼中的蛋白質全部溶解萃取出來。當然也可以用蛋白酶水解出去殼中的蛋白質。這樣剩`下來的就是幾丁質。
[0006]然而，此方法使用大量的的強酸和強堿，而且工藝繁瑣。因此，研究開發簡潔、環境友好的幾丁質制備工藝具有重要意義。
[0007]亞臨界水是在溫度范圍為100到374度之間，通過加壓的方式仍然保持液體狀態的水。與常溫狀態的水相比，亞臨界水具有較高離子積和較低的介電常數，這兩個特點預示著亞臨界水能夠作為有機溶劑和酸性催化劑使用。亞臨界水可以有效地將魚類加工廢棄物中的蛋白質轉化為氨基酸，亞臨界水也能對染料進行脫色處理。同時，由于亞臨界水具有很高的離子積，因此能有效的溶出生物質中的礦物質。所以，亞臨界水處理能夠有效的代替圖1中的脫蛋白質，去礦物質和脫色三個步驟，在有效的簡化幾丁質制備工藝的同時，并對環境不產生污染。
【發明內容】
[0008]本發明的主要目的是用亞臨界水處理節肢動物外殼制備幾丁質，主要是利用節肢動物外殼為原料，用亞臨界水在半間歇式或間歇式反應器中處理。其步驟如下:1)將節肢動物外殼(蟹殼，蝦殼，蟬殼)粉碎，并將該粉末與水按質量比10~70%:90~30%混合。[0009]2)將混合物放入半間歇式反應器中，在200~360°C溫度條件下萃取提純10~120分鐘，反應結束后冷卻至常溫。[0010]3)將所得混合物過濾，固體在105~150°C干燥直到固體質量不變得到幾丁質，濾液回用。[0011]本發明利用亞臨界水處理節肢動物外殼制備幾丁質，該方法有效的簡化了工業制備幾丁質的工藝步驟，而且對環境不造成污染，同時反應后濾液可以有效的回用。
【專利附圖】
【附圖說明】[0012]圖1為現有的工業制備幾丁質的工藝流程圖； 圖2為本發明的具體工藝流程圖； 圖3為半間歇式亞臨界水處理的具體流程； 圖4為間歇式亞臨界水處理的具體流程； 圖中:1.反應器；2.電爐；3.節肢動物外殼；4.熱電偶；5.高壓泵；6.過濾器；7.調壓閥；8.水泵；9.水槽；10.反應器；11.電爐；12.節肢動物外殼。
【具體實施方式】[0013]下面通過具體實施例和圖1、圖2對本發明作具體描述。但以下實施例僅僅為了本發明的具體說明，并不作為對本發明的限定。[0014]實施例1 將節肢動物外殼(蟹殼等)在粉碎機內粉碎，將蟹殼粉末與水按照質量百分比10%和90%比例混合并放入亞臨界反應裝置中，在200°C條件下反應120分鐘，反應結束后，冷卻過濾，將殘渣在105°C干燥直到質量不變得到幾丁質，濾液回用。[0015]實施例2 將節肢動物外殼(蟹殼等)在粉碎機內粉碎，將蟹殼粉末與水按照質量百分比20%和80%比例混合并放入亞臨界反應裝置中，在240°C條件下反應100分鐘，反應結束后，冷卻過濾，將殘渣在110°C干燥直到質量不變得到幾丁質，濾液回用。[0016]實施例3 將節肢動物外殼(蟹殼等)在粉碎機內粉碎，將蟹殼粉末與水按照質量百分比30%和70%比例混合并放入亞臨界反應裝置中，在280°C條件下反應80分鐘，反應結束后，冷卻過濾，將殘渣在120°C干燥直到質量不變得到幾丁質，濾液回用。[0017]實施例4 將節肢動物外殼(蟹殼等)在粉碎機內粉碎，將蟹殼粉末與水按照質量百分比40%和60%比例混合并放入亞臨界反應裝置中，在300°C條件下反應60分鐘，反應結束后，冷卻過濾，將殘渣在130°C干燥直到質量不變得到幾丁質，濾液回用。[0018]實施例5 將節肢動物外殼(蟹殼等)在粉碎機內粉碎，將蟹殼粉末與水按照質量百分比50%和50%比例混合并放入亞臨界反應裝置中，在320°C條件下反應40分鐘，反應結束后，冷卻過濾，將殘渣在140°C干燥直到質量不變得到幾丁質，濾液回用。
[0019]實施例6
將節肢動物外殼(蟹殼等)在粉碎機內粉碎，將蟹殼粉末與水按照質量百分比60%和40%比例混合并放入亞臨界反應裝置中，在340°C條件下反應20分鐘，反應結束后，冷卻過濾，將殘渣在150°C干燥直到質量不變得到幾丁質，濾液回用。
[0020]實施例7 將節肢動物外殼(蟹殼等)在粉碎機內粉碎，將蟹殼粉末與水按照質量百分比70%和30%比例混合并放入亞臨界反應裝置中，在360°C條件下反應10分鐘，反應結束后，冷卻過濾，將殘渣在150°C干燥直到質量不變得到幾丁質，濾液回用。
[0021]如圖3所示，半間歇式亞臨界水處理裝置包括反應器I ;電爐2 ;高壓泵5 ;過濾器6 ;調壓閥7 ;水泵8 ;水槽9。其具體處理過程為:
1.將一定量的節肢動物外殼3粉末放入反應器中,密封反應器I。
[0022]2.調節高壓泵5，控制流速(開始時可較小)，打開電爐2并設置反應溫度，通過調壓閥7將整個反應系統的壓力調節到對應反應溫度時水的飽和蒸汽壓，使水在高溫下保持一直保持液態。
[0023]3.當反應器I溫度到達反應溫度后，適當調節流速，然后開始計算反應時間，反應結束后冷卻反應器1，取出反應殘留物。
[0024]如圖4所示，間歇式亞臨界水處理裝置包括熱電偶4、反應器10和電爐11。其具體處理過程為:
1.將按一定比例混合的水和節肢動物外殼12粉末放入反應器10中，密封反應器10。
[0025]2.設置電爐11溫度加熱反應器，當反應器10到達反應溫度后開始計算反應時間。
[0026]3.反應結束后，冷卻反應器10，過濾并干燥反應殘留物。
【權利要求】
1.用亞臨界水熱解節肢動物外殼制備幾丁質的方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 1)將節肢動物外殼粉碎，并將該粉末與水按質量比10~70%:90~30%混合； 2)將混合物放入半間歇式反應器中，在200~360°C溫度條件下萃取提純10~120分鐘，反應結束后冷卻至常溫； 3)將所得混合物過濾，固體在105~150°C干燥直到固體質量不變得到幾丁質，濾液回用。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述的節肢動物外殼包括蟹殼，蝦殼和蟬殼。`
【文檔編號】C08B37/08GK103613685SQ201310516637
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】吳圣姬, 楊圩 申請人:杭州電子科技大學