專利名稱：一種CO₂氣體中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物化工領(lǐng)域，涉及殼聚糖制備過程中甲殼素原料經(jīng)脫乙酰得到的堿性物質(zhì)的中和方法，尤其是一種CO2氣體中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
甲殼素廣泛存在于蝦、蟹、昆蟲等甲殼動物的外殼和真菌的細(xì)胞壁中，是自然界中貯藏量僅次于纖維素的第二大類天然有機化合物。甲殼素的脫乙酰產(chǎn)物殼聚糖廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、輕紡工業(yè)和環(huán)境保護等行業(yè)。目前，國內(nèi)外甲殼素和殼聚糖的生產(chǎn)以蝦、蟹殼為主要原料，其過程主要包括脫鈣、脫蛋白及脫色等幾個過程?；竟に囘^程分為3步1、采用稀鹽酸脫去鈣離子；2、采用稀的NaOH除去蛋白質(zhì)得到甲殼素；3、采用濃NaOH溶液脫去甲殼素的乙?；玫綒ぞ厶?。 甲殼素原料制備殼聚糖的脫乙酰作用需要用高濃度堿液處理樣品，并且需要將得到的物質(zhì)處理成中性。傳統(tǒng)的方法都是用水反復(fù)洗滌，離心或者過濾，最終達(dá)到中性。這樣不僅反應(yīng)終點不易控制，還需要消耗大量的人力、時間和水資源，成本高，并且產(chǎn)生大量堿液廢水，對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，而且不利于規(guī)?；a(chǎn)。通過檢索，發(fā)現(xiàn)與本專利申請相關(guān)的兩篇專利公開文獻(xiàn)，如下I、一種殼聚糖制備方法(CN101838346A)，涉及一種甲殼素通過堿液脫乙酰化制備殼聚糖的方法，它包括甲殼素的預(yù)處理、通過水力空化裝置強化甲殼素脫乙?；磻?yīng)和將反應(yīng)液進行離心沖洗、干燥等步驟，所述通過水力空化裝置強化甲殼素脫乙?；磻?yīng)是將甲殼素顆粒加入到NaOH溶液中形成混合液，將混合液加入到水力空化裝置的貯罐中，并通過循環(huán)水箱將溫度控制在40-90°C，在水力空化裝置中進行循環(huán)處理0. 5h-20h直至達(dá)到混合液的甲殼素脫乙酰度在60-95%的要求為止；混合液在水力空化器中進行甲殼素脫乙?；磻?yīng)時要滿足空化數(shù)C < 2等工藝條件；本方法可以達(dá)到在低溫(低于90°C )下制備過程時間大大縮短的效果。2、一種蠅蛆殼聚糖制備新方法(CN102321192A)，本發(fā)明提供了一種蠅蛆殼聚糖制備新方法，包括以下步驟1)鹵蠅蛆預(yù)處理去除雜質(zhì)；2)蠅蛆殼用鹽酸溶液攪拌浸泡、洗滌；3)將經(jīng)步驟2)洗滌的蠅蛆殼用氫氧化鈉溶液浸泡，去除廢物；4)將步驟3)得到的蠅蛆殼進行脫色，得到粗制蠅蛆甲殼素；5)粗制蠅蛆甲殼素用微波加熱法脫去乙?；?，得到殼聚糖。利用本發(fā)明所述方法從蠅蛆殼中提取殼聚糖具有如下優(yōu)點1)殼聚糖的脫乙酰度提高到94. 4%，對照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，已達(dá)到高脫乙酰度，產(chǎn)品質(zhì)量提升了一個級別；2)殼聚糖回收率有升高；3)脫乙酰過程用時短，能耗低。通過對比，本專利申請與上述兩篇專利公開文獻(xiàn)有本質(zhì)不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種方法簡單、操作方便，并能減少大量時間和水資源的消耗，并且對環(huán)境無污染的CO2氣體中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的方法。本發(fā)明實現(xiàn)目的的技術(shù)方案是一種CO2氣體中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的方法，包括以下步驟將甲殼素原料經(jīng)過濃堿液進行脫乙酰處理后，在不同壓力下，向混合物中通入CO2氣體，直至混合物呈中性，固液分離，得到的固體即為殼聚糖粗品。而且，所述甲殼素原料包括甲殼動物的外殼、軟體動物和真菌。而且，所述甲殼動物為蝦、蟹和昆蟲。而且，所述濃堿液包括選自以下化合物氫氧化鈉、氫氧化鉀或它們的組合。而且，所述堿液質(zhì)量濃度為20-60%。 而且,所述甲殼素原料和濃堿液的固液比g :mL為1:8-50。而且，所述CO2氣體的通入壓力為0-10MPa。本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果為I、本發(fā)明0)2氣體中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的方法，采用不同壓力下0)2氣體中和殼聚糖制備過程中甲殼素原料經(jīng)脫乙酰作用得到的堿性物質(zhì)，以取代傳統(tǒng)工藝中用水將堿性物質(zhì)洗到中性的方法，方法簡單、操作方便，而且減少了大量時間、人力和水資源的消耗，降低了企業(yè)成本，利于企業(yè)的規(guī)模化生產(chǎn)。2、本發(fā)明方法針對甲殼素原料制備殼聚糖工藝中的脫乙酰作用產(chǎn)生的堿性物質(zhì)，采用通入CO2氣體的方法來進行中和反應(yīng)。由于殼聚糖溶于稀酸，如果用酸中和堿性物質(zhì)會因溶液局部受酸不均勻，而導(dǎo)致局部酸在尚未與堿液中和之前就先把局部殼聚糖溶解，使殼聚糖損失。但向堿液中通入CO2便可避免此現(xiàn)象，使堿液與CO2中和，生成的碳酸鈉或碳酸氫鈉溶于水，而殼聚糖不溶于水，便可分離。該方法為殼聚糖的制備工藝提供了一條簡便綠色的思路。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明是一種中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的新方法。該方法包括通入CO2氣體中和殼聚糖制備過程中得到的堿性物質(zhì)，即甲殼素原料經(jīng)過脫乙酰得到的堿性物質(zhì)的中和方法。實施例I :⑴稱取蠅蛆殼10g，用研缽將其研磨成碎片，加入質(zhì)量濃度3%Na0H溶液，固液比為1:8 (g/mL)，在沸水浴中處理2h進行脫蛋白作用；⑵向步驟⑴反應(yīng)液中加入質(zhì)量濃度5%HC1溶液，固液比為l:8(g/mL)，沸水浴處理lh，得到甲殼素粗品；⑶向步驟⑵甲殼素粗品中加入質(zhì)量濃度40%Na0H溶液，固液比為l:8(g/mL)，沸水浴處理2h進行脫乙?；饔茫玫綒ぞ厶谴制?；⑷分離步驟⑶中混合物，液體可循環(huán)利用。測定剩余堿性物質(zhì)的pH為13. 19，將其轉(zhuǎn)入5L高壓反應(yīng)釜中，在4MPa壓力下通入CO2氣體，反應(yīng)I小時后卸壓，測定pH為7. 07，用水洗去Na2CO3和NaHCO3，測定電導(dǎo)率不變?yōu)橹埂７蛛x得到固體，即得殼聚糖粗品。
對比實驗每組做3個平行試驗，以使用水洗殼聚糖制備過程中甲殼素原料經(jīng)脫乙酰作用得到的堿性物質(zhì)至中性的樣品做對照組。測定結(jié)果對比樣品對照組使用水洗堿性物質(zhì)到中性，終pH為7. 02，每個樣品每次用水3200mL，且排放大量堿性污水；本發(fā)明殼聚糖粗品使用CO2氣體中和堿性物質(zhì)，終pH為7. 07，每個樣品每次用水500mLo通過對比，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明方法殼聚糖粗品的清洗用水量僅為水洗方法的15. 63%，減少了大量水資源的消耗。 實施例2 ⑴稱取蟹殼10g，用液氮研磨將其研磨成碎片，加入質(zhì)量濃度2%Na0H溶液，固液比為1:10 (g/mL)，90°C水浴處理4h進行脫蛋白作用；⑵向步驟⑴反應(yīng)液中加入質(zhì)量濃度3%HC1溶液，固液比為1:10 (g/mL)，90°C水浴處理2h，得到甲殼素粗品；⑶向步驟⑵甲殼素粗品中加入質(zhì)量濃度50%Na0H溶液，固液比為1:10 (g/mL),90°C水浴處理4h進行脫乙?；饔?，得到殼聚糖粗品；⑷分離步驟⑶中混合物，液體可循環(huán)利用。測定剩余堿性物質(zhì)的pH為12. 78，在常壓下通入CO2氣體，反應(yīng)10小時后測定其pH為7. 03，用水洗去Na2CO3和NaHCO3，測定電導(dǎo)率不變?yōu)橹?。分離得到固體，即殼聚糖粗品。對比實驗每組做3個平行試驗，以使用水洗殼聚糖制備過程中甲殼素原料經(jīng)脫乙酰作用得到的堿性物質(zhì)至中性的樣品做對照組。測定結(jié)果對比樣品對照組使用水洗堿性物質(zhì)到中性，終pH為7. 01，每個樣品每次用水3150mL，且排放大量堿性污水；本發(fā)明殼聚糖粗品使用CO2氣體中和堿性物質(zhì)，終pH為7. 03，每個樣品每次用水500mLo通過對比，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明方法殼聚糖粗品的清洗用水量僅為水洗方法的15. 87%，減少了大量水資源的消耗。實施例3 ⑴稱取蠅蛹10g，用粉碎機將其粉碎成粉末，加入質(zhì)量濃度5%K0H溶液，固液比為1:20 (g/mL)，110°C水浴處理3h進行脫蛋白作用；⑵向步驟⑴反應(yīng)液中加入質(zhì)量濃度3%HC1溶液，固液比為l:20(g/mL)，110°C水浴處理2h，得到甲殼素粗品；⑶向步驟⑵甲殼素粗品中加入質(zhì)量濃度60%K0H溶液，固液比為1:50 (g/mL),110°c水浴處理3h進行脫乙?；饔?，得到殼聚糖粗品；⑷分離步驟⑶中混合物，液體可循環(huán)利用。測定剩余堿性物質(zhì)的pH為13. 42，將其轉(zhuǎn)入5L高壓反應(yīng)釜中，在IOMPa壓力下通入CO2氣體，反應(yīng)0. 25小時后卸壓，測定pH為7. 05，用水洗去Na2CO3和NaHCO3，測定電導(dǎo)率不變?yōu)橹?。分離得到固體，即殼聚糖粗品。對比實驗每組做3個平行試驗，以使用水洗殼聚糖制備過程中甲殼素原料經(jīng)脫乙酰作用得到的堿性物質(zhì)至中性的樣品做對照組。測定結(jié)果對比樣品對照組使用水洗堿性物質(zhì)到中性，終pH為7. 02，每個樣品每次用水3500mL，且排放大量堿性污水；本發(fā)明殼聚糖粗品使用CO2氣體中和堿性物質(zhì)，終pH為7. 04，每個樣品每次用水500mLo 通過對比，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明方法殼聚糖粗品的清洗用水量僅為水洗方法的14. 29%，減少了大量水資源的消耗。
權(quán)利要求
1.ー種CO2氣體中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的方法，其特征在于包括以下步驟將甲殼素原料經(jīng)過濃堿液進行脫こ酰處理后，在不同壓カ下，向混合物中通入CO2氣體，直至混合物呈中性，固液分離，得到的固體即為殼聚糖粗品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CO2氣體中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的方法，其特征在于所述甲殼素原料包括甲殼動物的外売、軟體動物和真菌。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CO2氣體中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的方法，其特征在于所述甲殼動物為蝦、蟹和昆蟲。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CO2氣體中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的方法，其特征在于所述濃堿液包括選自以下化合物氫氧化鈉、氫氧化鉀或它們的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CO2氣體中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的方法，其特征在于所述堿液質(zhì)量濃度為20-60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CO2氣體中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的方法，其特征在于所述甲殼素原料和濃堿液的固液比g mL為1:8-50。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CO2氣體中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的方法，其特征在于所述CO2氣體的通入壓カ為0-10MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種CO2氣體中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的方法，其特征在于包括以下步驟將甲殼素原料經(jīng)過濃堿液進行脫乙酰處理后，在不同壓力下，向混合物中通入CO2氣體，直至混合物呈中性，固液分離，固體即為殼聚糖粗品。本發(fā)明CO2氣體中和殼聚糖制備過程中堿性物質(zhì)的方法，采用不同壓力下的CO2氣體中和殼聚糖制備過程中甲殼素原料經(jīng)脫乙酰作用得到的堿性物質(zhì)，以取代傳統(tǒng)工藝中用水將堿性物質(zhì)洗到中性的方法，方法簡單、操作方便，而且減少了大量時間、人力和水資源的消耗，降低了企業(yè)成本，利于企業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號C08B37/08GK102702383SQ20121016104
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者任忠, 劉學(xué)斌, 戴玉杰, 譚之磊, 賈士儒, 鄭欣桐, 郭愛楠, 韓培培 申請人:天津科技大學(xué)