专利名称：一种节能减排的甲壳素生产方法
技术领域：
本发明涉及一种使用虾、蟹壳生产高分子量甲壳素的方法，特别是一种在甲 壳素生产过程中节能减排的工艺。
背景技术：
甲壳素是一种天然高分子物质生物多糖，广泛存在于甲壳类动物如虾蟹的 甲壳，昆虫如蚕蛹、果蝇幼蛆的甲壳，真菌如霉菌的细胞壁，以及植物的细胞 壁中，其在自然界中存在的数量仅次于纤维素，通常用作辅助性治疗药剂及功 能性保健品的添加剂。专家认为，甲壳素是继蛋白质、脂肪、维生素和微量元 素之后的另一维持人体生命的要素。另外，甲壳素还可以应用于纺织印染、化 工造纸、食品等多个领域，特别是海藻工业收率提取和造纸工业中的水处理凝 絮剂是其它产品不可替代的。
生产甲壳素的原料来源广泛，其中虾蟹壳为水产品加工业的废弃物，直接 排放严重污染环境，影响人们的生活质量，而作为生产原料来源丰富；盐酸、 柠檬酸、烧碱是常用的化学药品；制备工艺简单，生产周期短，操作简单。
目前，现有的提取甲壳素的工艺一般为将虾、蟹壳筛选、洗涤、粉碎后 经盐酸脱钙、烧碱脱蛋白等工艺处理后制成。但是，此种工艺中，成产过程中 原料没有经过钙和蛋白含量的估算，生产模式单一，酸碱用量巨大，经多次酸 洗碱煮，酸碱废液排放量大，对环境污染严重；甲壳素流失较多，产量低下； 缺乏脱乙酰的工序，难以制得纯度高、分子量大的甲壳素。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种能够显著提高甲壳素的收率和质量，大量减少酸碱等有害化学品的使用与排放，并降低能耗与设备成本，即节能减 排的甲壳素提取工艺。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案
(1) 将虫下蟹壳洗净、烘干，然后粉碎成大小均匀的碎片；
(2) 观察虾蟹壳碎片的品质，估算其中钙和蛋白质的含量，从而确定随后 的步骤中先进行脱钙处理还是脱蛋白处理；
(3) 脱韩和脱蛋白工序
a、 药含量较大的虾蟹壳先进行脱钙处理采用质量浓度为6 —8%的 盐酸加入到虾蟹壳中，在室温下浸泡12 — 18小时，控制ra值在3.5 一4.5之间，完成一次脱钙，将物料从浸泡池中取出，水洗至中性， 然后脱水烘干至40Wt^水份；然后将7 — 8%的氢氧化钠溶液连同物 料一同倒入浸泡池中，加热升温至85 — 9(TC，反应3.5 — 7小时，调 节PH值在7.5 — 8.5,完成一次脱蛋白，将物料从浸泡池中取出，水 洗至中性，然后脱水烘干至40Wt^水份。上述工序可以根据虾蟹壳原 料的品质不同，重复进行2 — 3次，脱乙酰度达35—40%，形成半成 品甲壳素。
b、 蛋白质含量较大的虾蟹壳先进行脱蛋白处理采用质量浓度为7 一8%的氢氧化钠溶液与虾蟹壳一同倒入浸泡池中，加热升温至85 — 9CTC，反应3. 5 — 7小时，调节PH值在7.5—8. 5，完成一次脱蛋白， 将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt^水份； 然后用质量浓度为6 — 8。^的盐酸加入到物料中，在室温下浸泡12_ 18小时，控制PH值在3.5—4.5之间，完成一次脱钙，将物料从浸泡 池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt^水份。上述工序可以根据虾蟹壳原料的品质不同，重复进行2 — 3次，脱乙酰度达35 —40 %，形成半成品甲壳素。 (4)脱乙酰工序将上述半成品甲壳素再放入质量百分比浓度45 — 50%的 氢氧化钠溶液中，在90 — 11(TC下反应8小时，每间隔40分钟充分搅 拌2 — 3分钟。将脱乙酰物料取出，用清水浸泡6 — 8小时，然后洗涤 至ra值在7 — 7.5之间，取出烘干脱水至11一15Wt^水份，即得到所
需的高品质甲壳素产品，此产品色泽洁白，分子量高，平均分子量可 达12万以上，脱乙酰度达80 — 95%，粘度为1200 — 2000cps。
使用更加环保的柠檬酸代替盐酸进行脱钙处理，制得品质更好的甲壳素。 上述过程中，对余酸、余碱溶液进行回收再利用。
上述过程中，酸碱浸泡池采用花岗岩建造，从而避免酸碱对普通钢制反应 器皿的腐蚀。
本发明所达到的技术效果在于
1、 通过对虾蟹壳钙、蛋白质含量的估算，确定先进行脱钙工序还是脱蛋白 工序，可以减少酸碱的使用量和能耗。
2、 重复使用余酸余碱减少酸碱的使用量。
3、 酸碱浸泡池采用花岗岩建造，从而避免酸碱对普通钢制反应器皿的腐蚀。
具体实施例方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步描述，但不局限于此。 实施例1
取1Kg虾蟹壳洗净、烘干，然后粉碎成大小均匀的碎片；观察虾蟹壳碎片 的品质，估算其中钙和蛋白质的含量；采用质量浓度为7%的盐酸加入到虾蟹中，在室温下浸泡12 — 18小时，控制PH值为4，完成一次脱钙，将物料从浸泡 池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt^水份；然后用7%的氢氧化钠
溶液连同物料一同进入浸泡池中，加热升温至9(rc，反应5小时，调节ra值为
8，完成一次脱蛋白，将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt %水份。上述工序重复进行2次，脱乙酰度达35%，形成半成品甲壳素；将上 述半成品甲壳素再放入质量百分比浓度50%的氢氧化钠溶液中，在IO(TC下反 应8小时，每间隔40分钟充分搅拌2 — 3分钟。将脱乙酰物料取出，用清水浸 泡6 — 8小时，然后洗涤至ra值为7，取出烘干脱水至11一15Wt。^水份，即得 到所需的高品质甲壳素产品，此产品色泽洁白，平均相对分子量可达12万，脱 乙酰度达85%，粘度为1200cps。
实施例2
取1Kg虾蟹壳洗净、烘干，然后粉碎成大小均匀的碎片；观察虾蟹壳碎片 的品质，估算其中钙和蛋白质的含量；采用质量浓度为8%的氢氧化钠溶液连同 虾蟹壳一同倒入浸泡池中，加热升温至85 — 9(TC，反应7小时，调节PH值在 8. 5，完成一次脱蛋白将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt %水份，然后用质量浓度为6 —8%的盐酸加入到物料中，在室温下浸泡12 — 18 小时，控制ra值为3.5，完成一次脱钙，将物料从浸泡池中取出，水洗至中性， 然后脱水烘干至40Wt^水份。上述工序重复进行2次，脱乙酰度达40%，形成 半成品甲壳素；将上述半成品甲壳素再放入质量百分比浓度50%的氢氧化钠溶 液中，在90 — 110。C下反应8小时，每间隔40分钟充分搅拌2 — 3分钟。将脱乙 酰物料取出，用清水浸泡6 — 8小时，然后洗涤至PH值为7.5，取出烘干脱水至 11一15Wt^水份，即得到所需的高品质甲壳素产品，此产品色泽洁白，平均相 对分子量可达13万，脱乙酰度达85%，粘度为1200cps。实施例3
取1Kg虾蟹壳洗净、烘干，然后粉碎成大小均匀的碎片；观察虾蟹壳碎片 的品质，估算其中钙和蛋白质的含量；采用质量浓度为8%的柠檬酸加入到虾蟹
壳中，在室温下浸泡i2—i8小时，控制ra值为4，完成一次脱钙，将物料从浸
泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt^水份；然后用7%的氢氧化 钠溶液连同物料一同进入浸泡池中，加热升温至9(TC，反应3.5 — 7小时，调节 ra值在8，完成一次脱蛋白将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘 干至40Wt^水份。上述工序重复进行3次，脱乙酰度达40%，形成半成品甲壳 素；将上述半成品甲壳素再放入质量百分比浓度45%的氢氧化钠溶液中，在100 。C下反应8小时，每间隔40分钟充分搅拌2 — 3分钟。将脱乙酰物料取出，用
清水浸泡6_8小时，然后洗涤至ra值为7. 5，取出烘干脱水至11一15Wt^水 份，即得到所需的高品质甲壳素产品，此产品色泽洁白，略带珍珠光泽，平均 相对分子量可达17万，脱乙酰度达95%，粘度为2000cps。
权利要求
1.一种节能减排的甲壳素生产方法，包括以下步骤(1)将虾蟹壳洗净、烘干，然后粉碎成大小均匀的碎片；(2)观察虾蟹壳碎片的品质，估算其中钙和蛋白质的含量，从而确定随后的步骤中先进行脱钙处理还是脱蛋白处理；(3)脱钙和脱蛋白工序；(4)脱乙酰工序将上述半成品甲壳素再放入质量百分比浓度45-50％的氢氧化钠溶液中，在90-110℃下反应8小时，每间隔40分钟充分搅拌2-3分钟。将脱乙酰物料取出，用清水浸泡6-8小时，然后洗涤至PH值在7-7.5之间，取出烘干脱水至11-15Wt％水份，即得到所需的高品质甲壳素产品，此产品色泽洁白，分子量高，平均分子量可达12万以上，脱乙酰度达80-95％，粘度为1200-2000cps。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的脱钙工序为采用质量浓度为6—8%的盐酸加入到虾蟹壳中，在室 温下浸泡12 — 18小时，控制PH值在3.5—4.5之间，完成一次脱钙，将物料从 浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt^水份；所述的脱蛋白工序为用7—8%的氢氧化钠溶液与虾蟹壳一同进入浸泡池 中，加热升温至85—90。C，反应3.5 — 7小时，调节PH值在7. 5—8. 5，完成一 次脱蛋白，将物料从浸泡池中取出，水洗至中性，然后脱水烘干至40Wt^水份。
3、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中脱钙和脱蛋白工序重复2 —3 次。
4、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于使用柠檬酸代替盐酸进行脱 钙处理。
全文摘要
将虾蟹壳去污，观察虾蟹壳碎片的品质，估算其中钙和蛋白质的含量，从而确定随后的步骤中先进行脱钙处理还是脱蛋白处理，用酸脱钙，烧碱脱蛋白。将脱钙、脱脂后的废酸碱溶液回收再利用，可以节约能源、降低消耗、减少浪费、净化环境。上述程序反复进行2～3次，制得半成品甲壳素，将该半成品甲壳素再放入脱乙酰容器中，加热升温，保温8小时左右取出，洗净晒干，再进入清水池中浸泡8～12小时捞出，脱水、晒干，即制得成品甲壳素。本发明采用上述方法处理后，所得的甲壳素色泽洁白，分子量高，脱乙酰率可达80～95wt％，粘度为1200～2000cps。
文档编号C08B37/00GK101560270SQ20091014790
公开日2009年10月21日 申请日期2009年6月9日 优先权日2009年6月9日
发明者庞焕友 申请人:杨甫进