Способ получения хитозана из ракообразных

 

Использование изобретения: способ получения хитозана из ракообразных относится к рыбной промышленности и может быть использован в пищевой, микробиологической промышленности, биотехнологии, медицине, сельском хозяйстве и охране окружающей среды. Сущность изобретения: для получения хитозана из различного панцирьсодержащего сырья, по своим свойствам максимально приближенного к нативным свойствам недеструктурированного полимера с высоким уровнем вязкости, способ включает приготовление раствора щелочи, добавление хитина в щелочной раствор и отличается тем, что после растворения щелочи в виде с образованием 50%-ного раствора последний охлаждают до комнатной температуры 18 - 22^oC, хитин вносят в него небольшими порциями в соотношении хитин: раствор щелочи 1: 10 - 1:15 до образования однородной суспензии и последнюю выдерживают при комнатной температуре при периодическом перемешивании в течение 5 - 20 сут. Изобретение позволит получить хитозан из различного панцирьсодержащего сырья, снизить деструкцию хитозана, повысить его вязкость и степень дезацетилирования, а также выход готового продукта.

Изобретение относится к рыбной промышленности, в частности к способу получения хитозана, и может быть использовано в рыбообрабатывающей, пищевой, микробиологической промышленности, медицине, косметике, сельском хозяйстве и охране окружающей среды.

Потенциальными источниками для производства хитозана являются панцири ракообразных - краба, креветки, криля, гаммаруса и др.

Известен способ получения хитозана при комплексной переработке ракообразных, при котором панцирьсодержащие отходы криля измельчают и подвергают электрохимической обработке постоянным электрическим током, силой 5 - 9,5 А, плотностью 0,089 - 0,17 А/см, напряжением 20 - 40 В в водном растворе NaOH с концентрацией 0,25 - 1,5%, при соотношении отходов и раствора 1:2 - 1:3 в течение 20 - 40 мин, при перемешивании. Реакционную смесь разделяют на жидкую (гидролизат) и твердую (хитин) фазы. Хитин промывают водой, проводят деацетилирование в 50%-ном растворе щелочи при температуре 95 - 110^oC, отделяют хитозан от жидкой фазы, промывают водой [1].

Недостатком этого способа являются жесткие температурные режимы получения целевого продукта, снижающие его качественные показатели.

Известен также способ получения хитозана, включающий приготовление суспензии хитина в водном 10 - 20%-ном растворе едкого натра, замораживание при минус 15 - минус 38^oC с последующим выдерживанием замороженной суспензии в течение 12 - 48 ч и ее оттаиванием, а дезацетилирование проводят выдерживанием полученного раствора при 17 - 37^oC в течение 20 - 150 ч [2].

Основным недостатком этого способа является многоступенчатость технологического процесса (измельчение, замораживание, оттаивание, прогревание и т. д. ), что обусловливает значительные потери целевого продукта в процессе его получения и использование дорогостоящего холодильного оборудования.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения хитозана путем обработки хитина 50%-ным раствором едкого натра при температуре 105 - 110^oC в течение 40 - 60 мин.

Недостатками этого способа являются использование дорогостоящего коррозионно-устойчивого оборудования, жесткие режимы щелочного гидролиза, что приводит к снижению молекулярной массы и ухудшает вязкостные характеристики целевого продукта [3].

Целью изобретения является создание способа получения хитозана из различного панцирьсодержащего сырья, обеспечивающего снижение деструкции хитозана, повышение его молекулярной массы, вязкости и степени дезацетилирования, снижение затрат электроэнергии, ручного труда и повышение выхода готового продукта. Оборудование для осуществления процесса выполнено из полимерных материалов или обычной пищевой нержавеющей стали.

Способ осуществляется следующим образом.

Технологический процесс получения хитозана включает следующие стадии: синтез хитозана; промывка готового продукта и частичное обезвоживание; сушка хитозана.

Синтез хитозана идет по схеме В предварительно промытый и высушенный реактор или другую емкость, снабженные мешалкой, залить требуемое по расчету количество дистиллированной воды и мерником через загрузочный люк засыпать сухую гидроокись натрия при непрерывном перемешивании раствора до полного ее растворения.

Образовавшийся 50%-ный раствор гидроокиси натрия охладить до комнатной температуры.

В охлажденный раствор щелочи загрузить хитин при постоянном перемешивании, соотношение хитин : раствор щелочи 1:10 - 1:15.

Образующуюся суспензию выдерживают при комнатной температуре и периодическом перемешивании в течение 5 - 20 сут. в зависимости от требований потребителей к качеству хитозана.

По истечении указанного времени реакционную смесь разделяют на нутч-фильтре, отделенный щелочной раствор после фильтрации и соответствующего подкрепления направляют на повторное использование, а выделенный хитозан - на промывку.

Промывают хитозан дистиллированной водой при соотношении 1:10, кратность промывки от 3 до 5 раз до нейтрального значения pH промывных вод.

Удаление избыточной влаги из хитозана проводят путем центрифугирования, после чего его направляют на сушку.

Сушат хитозан в сушильной установке периодического действия при температуре не выше 50 - 55^oC до содержания воды не более 10% в конечном продукте.

Хитозан, полученный "холодным способом", характеризуется следующими показателями: содержание воды, % не более - 10,0; кинематическая вязкость, сСт не менее - 500; степень дезацетилирования, % не менее - 80,0.

Сущность предлагаемого способа поясняется следующими примерами.

Пример 1. 10 кг хитина вносят в 50%-ный раствор щелочи при температуре 50^oC, полученную суспензию выдерживают в течение 7 сут. В результате получается хитозан, кинематическая вязкость которого не превышает 200 сСт.

Раствор хитозана в 2%-ной уксусной кислоте слегка мутноватый. Данный вариант способа не рекомендуется.

Пример 2. Аналогичен примеру 1 за исключением того, что хитин вносят в охлажденный до комнатной температуры 18 - 22^oC раствор щелочи и выдерживают суспензию 10 сут. Получаемый хитозан при растворении в 2%-ном растворе уксусной кислоты образует прозрачный, бесцветный раствор вязкостью 1700 сСт.

Пример 3. Аналогичен примеру 1 за исключением того, что суспензию хитина в охлажденном до комнатной температуры растворе щелочи выдерживают в течение 30 сут. Количество получаемого хитозана идентично примеру 1, но вязкость раствора хитозана падает до 900 сСт.

По предлагаемой технологии в условиях опытно-промышленного производства налажен выпуск хитозана до 1,5 т в год, реализуемого в пищевой, парфюмерно-косметической промышленности и сельском хозяйстве.

Источники информации 1. Иванова Л. Г. , Машкович Ю.П., Фомин В.В. Способ получения хитина и хитозана из панцирьсодержащих отходов криля. Авт.св. СССР N 1424157, кл. A 22 C 29/02, 23.07.86.

2. Рогожин С.В., Лозинский В.И., Вайнерман Е.С., Кулакова В.К., Гамзазаде А.И., Быкова В.М. Немцов С.В., Лобова Е.И. Авт.св. СССР N 1363831, кл. C 08 B 37/08, 22.01.86.

3. Быков В.П., Быкова В.М., Сафронова Т.М., Кривошеина Л.И., Немцев С.В. , Недосекова Т.М., Новиков А.В., Ермишева О.Э., Кадыров 3.К., Сныткин И.И. Способ переработки мелких ракообразных с получением хитозана. Патент N 2000066, кл. A 23 L 1/33, 11.06.93.

Формула изобретения

Способ получения хитозана из ракообразных, включающий приготовление раствора щелочи, добавление хитина в щелочной раствор при постоянном перемешивании, отличающийся тем, что после растворения щелочи в воде с образованием 50%-ного раствора последний охлаждают до комнатной температуры 18 - 22^oС, сухой хитин вносят в него небольшими порциями в соотношении хитин : раствор щелочи 1 : 10 - 15 до образования однородной суспензии и последнюю выдерживают при комнатной температуре при периодическом перемешивании в течение 5 - 20 суток.