甲壳素的绿色生产

甲壳素/壳聚糖的绿色生产甲壳素是从虾蟹外壳提炼出的天然高分子氛墓多糖聚合物。甲壳素和其脱乙跳衍生物甲壳胺独特的成膜与可纺性能为医疗、纷织提供了又一新型绿色材料。甲壳素类奇妙的生物活性已为保健食品底得“第六生命要素”的称谓。甲壳素〔(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-0-D-葡萄聚糖〕是一种天然粘多糖，属聚多糖类，化学结构与纤维素极其相似，可看成2-羟基被乙酰胺所取代的纤维素。甲壳素为白色或灰白色无定形半透明固体，其具有良好的化学物理性质：能拉丝、成膜、制粒；能通过化学改良物化性能；能和多种物质(如胆固醇、脂肪、金属离子、蛋白质、肿瘤细胞等)结合，无毒，咼黏度，具有生物可溶性。壳聚糖又称聚氨基葡聚糖，学名叫B-(1-4)-2-氨基-2-脱氧-葡萄糖，是白色无定型、半透明、略有珍珠光泽的固体，因原料不同和制备方法不同，相对分子质量也从数十万至数百万不等，不溶于水和碱溶液。但由于脱乙酰化反应破坏了甲壳素分子结构的规整性，因此，其溶解性能较甲壳素大为改善，化学性质也较活泼。壳聚糖溶于大多数稀酸(如盐酸、醋酸、苯甲酸)生成盐，常被称为可溶性nrr7=^甲冗素。甲壳素(Chitin)和壳聚糖(Chitosan)的结构式如下：CFLOHHNH=0h30HHCH.OH-0HOHHH NH“ CH.OHCFLOHHNH=0h30HHCH.OH-0HOHHH NH“ CH.OHH1•传统甲壳素/壳聚糖生产工艺与缺点壳聚糖是由甲壳素通过脱乙酰制得，因此壳聚糖制备时都是先制备得到甲壳素。制备甲壳素有虾、蟹壳、蝇蛹壳、真菌、蚕蛹、蛆皮等作为原料，目前工业上主要以虾蟹为主要原料生产甲壳素。传统的壳聚糖生产工艺是以虾壳为原料,以盐酸、氢氧化钠为消耗化学试剂，采用如下图工艺流程图生产壳聚糖的。5%■盐酸10%NaOH 4除盐 »必蛋门质粗屮

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壳素L不溶性1」屮壳素40%Na0H2%NaHSO3l%KMnO4甲壳素/壳聚糖的生产流程1.1缺点1.1.1该工艺使用大量的烧碱等化学试剂，使壳聚糖的生产成本较高。1.1.2该工艺有大量的含碱废液排放，容易造成环境污染，环境成本较高。2.绿色生产以生石灰和烧碱的混合物替代烧碱用于脱乙酰，注重循环利用、减少环境排放、降低生产成本。「操—・粉碎>克聚糖洗济4%—6%HCI过筛用乙酰■二和「操—・粉碎>克聚糖洗济4%—6%HCI过筛用乙酰■二和晒干培烧再①CaOH-NaQH >脱蛋白―>碱石灰法壳聚糖生产工艺流程图2.1甲壳素/壳聚糖生产废水的利用酶解液的超滤处理，操作压力0.05MPa〜0.10MPa，料液pH=7.0，并在超滤过程中采用透过液间断循环冲洗的方法，可使超滤在相对高的膜透过速率下运行，提高膜分离效率。经过超滤后总氮、氨基酸态氮(AN)含量略有下降，其中AN保存率为92.2%，但腥、苦味成分得到有效截留去除，风味更加纯正，，具有浓郁的海鲜风味。2.2脱钙后废水的利用利用柠檬酸来脱钙，最后可以从废水中结晶出柠檬酸钙。2.3生产中的水处理在传统工艺中，去蛋白和脱钙后的废水如果直接排出会对环境造成极大的污染，这已经是一个公认的难题。在新工艺中基本上没有污水产生。去蛋白后的水解液经过蒸发浓缩后得到很好的回收再利用，除钙后的废水可以在得到柠檬酸钙以后再重复应用的下一次的除钙过程中，不仅减少了污染而且大大的节在传统工艺中，去蛋白和脱钙后的废水如果直接排出会对环境造成极大的污染，这已经是一个公认的难题。在新工艺中基本上没有污水产生。去蛋白后的水解液经过蒸发浓缩后得到很好的回收再利用，除钙后的废水可以在得到柠檬酸钙以后再重复应用的下一次的除钙过程中，不仅减少了污染而且大大的节。2.4优点2.4.1脱乙酰步骤使用了更为便宜的碱石灰，并且通过焙烧再生，循环利用，做到了降低生产成本、大大降低环境污染。2.4.2传统工艺中，脱乙酰步骤需要控制80°C-100°C温度，需要较