Способ получения хитозана

 

Изобретение относится к химической технологии и касается получения хитозана. Хитозан получают обработкой природного сырья декальцинированием, депротеинизацией и деацетилированием гидроксидом натрия. Дополнительно проводят отбеливание перекисью водорода или гипохлоритом натрия. Декальцинирование ведут в две стадии, а перед деацетилированием удаляют воду. Приведены конкретные параметры процесса.

Изобретение относится к химической технологии переработки природных материалов, в частности к переработке панцирей краба с получением хитозана как сорбента и использование его как основы сорбентов, к которым прививают определенные ионогенные группы.

Известен способ получения хитозана, включающий декальцинирование 3,5% раствором соляной кислоты перемолотых панцирей краба при соотношении Т:Ж=1:4 и температуре 20^oС, удаление жиров экстракцией в уксусно-этиловом эфире при температуре 30^oС. Следующей стадией процесса является проведение депротеинизации 3,5% гидроксидом натрия при температуре 25^oС в течение 24 часов. Далее проводят деацитилирование 50% раствором гидроксида натрия при температуре 80 96^oС в течение 15 30 минут. Полученный в результате продукт промывают и сушат при 80^oС [1] Недостатками известного способа является невысокая степень деацитилирования, составляющая 56 70% что свидетельствует о невысоком качестве продукта. Кроме того, в полученном хитозане имеется высокое содержание минеральных примесей и белка. Процесс периодический, а поэтому производительность процесса невысокая. Выход хитозана составляет 70% от получаемого в процессе хитина.

Известным способом нельзя получить хитозан с высокой молекулярной массой (длинной полимерной цепью).

Для устранения указанных недостатков предложен следующий способ получения хитозана, включающий измельчение хитинсодержащего сырья, декальцинирование соляной кислотой концентрацией 1 5% депротенизацию гидроксидом натрия концентрацией 1 5% деацетилирование гидроксидом натрия, отделение хитозана от маточного раствора, промывку и сушку, при этом перед декальцинированием готовят водную суспензию измельченного хитинсодержащего сырья при Т:Ж=1:5 и обрабатывают ее гидроксидом натрия концентрацией 1 4% при температуре 50 - 60^oС в течение 1 3 часов, декальцинирование ведут в две стадии, на первой стадии процесс ведут при температуре 25 30^oС и концентрации соляной кислоты 2 4% в течение 1 3 часов, промывают водой полученную твердую фазу при температуре 40 60^oС и проводят вторую стадию декальцинирования при температуре 30 35^oС и концентрации соляной кислоты 2 4% в течение 1 3 часов, депротенизацию ведут в две стадии при температуре 50 70^oС гидроксидом натрия, концентрацией 25% в течение 1 - 3 часов и между стадиями осуществляют промывку твердой фазы водой, перед деацетилированием проводят отбеливание твердой фазы перекисью водорода или гипохлоритом натрия при температуре 40 60^oС в течение 30 минут, промывают, проводят дополнительное декальцинирование при температуре 20 35^oС в течение 1 2 часов соляной кислотой концентрацией 2 4% промывают и обезвоживают гидроксидом натрия концентрацией 52% в течение 30 минут, деацетилирование ведут при температуре 80 90^oС в течение 3 часов гидроксидом натрия концентрацией 52% Заявленный способ предполагает увеличение числа стадий, благодаря чему удается вести обработку панциря с постепенным удалением пептидов и карбоната кальция в более мягких условиях и сохранить структуру хитина и хитозана. В качестве природного хитинсодержащего сырья можно использовать, например, панцири морского краба. Панцири краба размельчают, обычно используют фракцию (+5) (-0,5) мм, загружают в реактор и обрабатывают раствором гидроксида натрия. В реакторе используют водную суспензию молотого панциря с соотношением Т: Ж= 1: 5. Низкая концентрация гидроксида натрия 1 4% и время обработки 1 3 часа обеспечивает гидролиз белков в мягких условиях и облегчают доступ хлористого водорода к карбонату кальция, содержащемуся в чешуйках панциря.

Процесс декальцинирования проходит в две стадии, первая стадия идет при концентрации соляной кислоты 2 4% и времени 1 3 часа. Если проводить процесс в две стадии, то удается избежать бурного вспенивания реакционной массы при одноразовом воздействии больших количеств хлористого водорода. Процесс депротеинизации также идет в две стадии, каждая стадия идет в течение 1 3 часов при температуре 50 70^oС, концентрация гидроксида натрия на каждой стадии 2 5% Такое проведение депротеинизации позволяет осуществить дробное воздействие щелочи на содержащийся в чешуйках белок и добиться более полного его извлечения. В результате получаем хитин-белковый комплекс.

Отбеливание твердой фазы проводят введением в суспензию перекиси водорода или гипохлорита натрия. Отбеливание ведут в течение 30 минут при температуре 40 60^oС. В результате отбеливания хитин приобретает белый цвет. После чего проводят дополнительную стадию декальцинирования при температуре 20 - 35^oС в течение 1 2 часов соляной кислотой концентрацией 2 4% Стадия позволяет убрать остаток СаCO₃ и получить хитин с минимальным содержанием золы.

После чего следует стадия промывки, перед деацетилированием проводят обезвоживание гидроксидом натрия концентрацией 52% в течение 30 минут, а деацетилирование ведут при температуре 80 90^oС в течение 3 часов гидроксидом натрия концентрацией 52% в результате чего получают высококачественный хитозан.

Пример. Панцири камчатского краба подвергают измельчению в шаровой мельнице до получения 90% частиц фракции (+5) (-0,5) мм. Из измельченного панциря в количестве 40 кг готовят водную суспензию при соотношении твердого и жидкого, равного 1:5, полученную суспензию нагревают до 55^oС и обрабатывают раствором гидроксида натрия с концентрацией 3% Реакционную смесь перемешивают в течение 2 часов, поддерживая указанную температуру. После окончания выдержки удаляют маточный раствор, промывают водную фазу и проводят декальцинирование в две стадии: к твердой фазе добавляют 270 л 2,5% раствора соляной кислоты при температуре 25 30^oC и перемешивают пульпу в течение 2 часов. Удаляют маточный раствор, твердую фазу промывают водой при температуре 50^oС. После этого вновь повторяют стадию декальцинирования при температуре 30 35^oС. Маточник удаляют в емкость для сбора кислого раствора, твердую фазу промывают и проводят депротеинизацию в две стадии. В реактор с твердой фазой загружают 240 л 4% гидроксида натрия, перемешивают в течение 2 часов, при температуре 60 70^oС удаляют маточник, промывают водой и повторяют депротеинизацию в тех же условиях. Твердую фазу подвергают отбеливанию 0,5%-ным раствором перекиси водорода при соотношении Т:Ж=1:(7-8). Затем проводят дополнительную стадию декальцинирования. Полученный хитин промывают гидроксидом натрия концентрацией 52 53% в течение 30 минут, удаляют промывную щелочь и проводят деацетилирование при температуре 90^oС в течение 3 часов 52 53% раствором гидроксида натрия. Полученный хитозан промывают паровым конденсатом до pH 7 и фильтруют на центрифуге.

Хитозан по предлагаемому способу может являться основой для сорбентов и сам по себе является фильтрующим материалом с высокими показателями.

Формула изобретения

Способ получения хитозана, включающий измельчение природного хитинсодержащего сырья, декальцинирование соляной кислотой концентрацией 1 - 5% депротеинизацию гидроксидом натрия концентрацией 1 5% деацетилирование гидроксидом натрия, отделение хитозана от маточного раствора, промывку и сушку, отличающийся тем, что перед декальцинированием готовят водную суспензию измельченного хитинсодержащего сырья при Т Ж 1 5 и обрабатывают сырье гидроксидом натрия до получения концентрации его в суспензии 1 4% при температуре 50 60^oС в течение 1 3 ч, декальцинирование ведут в две стадии: на первой стадии процесс ведут при температуре 25 30^oС и концентрации соляной кислоты 2 4% в течение 1 3 ч, промывают водой полученную твердую фазу при температуре 40 60^oС и проводят вторую стадию декальцинирования при температуре 30 35^oС и концентрации соляной кислоты 2 4% в течение 1 3 ч, депротеинизацию ведут в две стадии при температуре 50 70^oС гидроксидом натрия концентрацией 2 5% в течение 1 3 ч и между стадиями осуществляют промывку твердой фазы водой, перед деацетилированием проводят отбеливание твердой фазы перекисью водорода или гипохлоритом натрия при температуре 40 60^oС в течение 30 минут, промывают, проводят дополнительное декальцинирование при температуре 20 - 35^oС в течение 1 2 ч соляной кислотой концентрацией 2 4% промывают и обезвоживают гидроксидом натрия концентрацией 52% в течение 30 мин, деацетилирование ведут при температуре 80 90^oС в течение 3 ч гидроксидом натрия концентрацией 52%