Способ производства хитозана
0писан способ производства хитозана, предусматривающий последовательное экстрагирование хитинсодержащего сырья неполярным сжиженным газом, водой, щелочью, водой, кислотой, водой, щелочью и водой с получением целевого продукта в виде твердого остатка, причем по меньшей мере на первой стадии экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения. Способ позволяет снизить удельные энергозатраты при производстве хитозана.
Изобретение относится к технологии хитозанового производства.
Известен способ производства хитозана, предусматривающий последовательное экстрагирование хитинсодержащего сырья неполярным сжиженным газом в поле ультразвуковых колебаний при постоянном давлении выше атмосферного, которое сбрасывают до атмосферного после завершения этой стадии экстрагирования, водой, щелочью, получаемой путем диспергирования в воде жидкого аммиака, водой, кислотой, водой, щелочью и водой с получением целевого продукта в виде твердого остатка (RU 2116314 С1, 27.07.1998).
Недостатком этого способа является высокая удельная энергоемкость. Техническим результатом изобретения является снижение удельных энергозатрат.
Этот результат достигается тем, что в способе производства хитозана, предусматривающем последовательное экстрагирование хитинсодержащего сырья неполярным сжиженным газом, водой, щелочью, водой, кислотой, водой, щелочью и водой с получением целевого продукта в виде твердого остатка, согласно изобретению по меньшей мере на первой стадии экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения.
Способ реализуется следующим образом,
Хитинсодержащее биологическое сырье, например панцири ракообразных, последовательно экстрагируют сначала неполярным сжиженным газом по известной методике (Касьянов Г.И. и др. Обработка растительного сырья сжиженными и сжатыми газами. - М.: АгроНИИТЭИПП, 1993 - 40 с.), а затем водой, щелочью, водой, кислотой, водой, щелочью и водой по известной методике (RU 2000066 С, 07.09.1993) с получением целевого продукта в виде твердого остатка. По меньшей мере на первой, а предпочтительно на каждой, стадии экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения.
Исходное давление на каждой стадии экстрагирования соответствует давлению насыщенных паров экстрагента при температуре экстракционной смеси. Исходная температура экстракционной смеси соответствует рекомендуемой для каждой стадии экстрагирования по указанным выше источникам информации. Частоту и количество сбросов давления определяют для каждой стадии экстрагирования по известной методике (Ломачинский В.А. Высокоэффективные технологии переработки растительного сырья. - М.: Русские технологии, 1996, с.54-56).
Образование каждого пузырька газовой фазы в экстракционной смеси сопровождается созданием ударной волны, разрушающей клеточную структуру биологического сырья. Как известно, действие ударной волны ослабевает пропорционально квадрату расстояния от эпицентра, то есть в данном случае от места образования пузырька газовой фазы. При сбросе давления частицы твердой фазы в экстракционной смеси служат центрами парообразования, и большинство пузырьков образуется непосредственно на поверхности хитинсодержащего сырья. Обработка экстракционной смеси вводимыми извне ультразвуковыми колебаниями, как это предусмотрено на первой стадии экстрагирования в наиболее близком аналоге, обладает достаточно низким КПД из-за низкого КПД ультразвуковых излучателей, рассеивания ультразвука в стенке экстракционной емкости, взаимодействия вводимых и отраженных на границах раздела фаз ультразвуковых волн в экстракционной смеси. Создание ударных волн при переходе жидкого аммиака в экстракционной смеси в газовую фазу, как это предусмотрено на третьей стадии экстрагирования в наиболее близком аналоге, является более эффективным по сравнению с введением извне ультразвуковых колебаний, Однако образование пузырьков газовой фазы в этом случае происходит на поверхности контакта воды и аммиака, то есть на некотором расстоянии от частиц экстрагируемого сырья, что обусловливает в наиболее близком аналоге по сравнению с предлагаемым способом гарантированно большие удельные затраты энергии на разрушение клеточной структуры хитинсодержащего сырья и получение хитозана соответственно.
Следует отметить, что разрушение клеточной структуры сырья под действием ударных волн начинается с незначительных изменений, скорость и глубина которых нарастают по мере накопления усталостных напряжений в сырье. Разрушение клеточной структуры сырья и кинетика экстрагирования в этом случае определяются по известным закономерностям (Квасенков О.И. Совершенствование технологии получения и применения экстрактов растительного сырья в пищевой промышленности. Дис. к.т.н. - М.: ВНИИКОП-РосЗИТЛП, 1996 - 42 с.). При этом, поскольку происходящие изменения являются необратимыми, периодический сброс и повышение давления в экстракционной смеси следует осуществлять именно на первой стадии экстрагирования. При сбросе и повышении давления в экстракционной смеси не только на первой, но и на последующих стадиях экстрагирования процесс интенсифицируется по сравнению с наиболее близким аналогом, начиная с той стадии экстрагирования, помимо первой, на которой следующей осуществляют сброс и повышение давления в экстракционной смеси. Интенсификация процесса в этом случае оценивается по известным закономерностям (Тырсин Ю.А. Интенсификация гидролиза в биотехнологии и пищевой промышленности. Автореферат дис. д.т.н. - М.: МГАПП, 1993 - 54 с.).
Полученный по описанной технологии продукт соответствует ТУ 9289-026-45111441-01 и по предусмотренным ими физико-химическим и органолептическим показателям отличается от полученного по наиболее близкому аналогу на величины, не превышающие погрешности их определения.
Опытным путем установлено, что сокращение удельных энергозатрат по сравнению с наиболее близким аналогом в предлагаемом способе составляет от 23 до 4% при сбросе давления только на первой стадии и на всех стадиях экстрагирования соответственно. В то же время продолжительность технологического цикла может быть равной наиболее близкому аналогу или сокращена на 24% без ухудшения качества целевого продукта при тех же граничных условиях.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет сократить удельные энергозатраты, а в возможных вариантах его реализации дополнительно сократить продолжительность технологического цикла.
Способ производства хитозана, предусматривающий последовательное экстрагирование хитинсодержащего сырья неполярным сжиженным газом, водой, щелочью, водой, кислотой, водой, щелочью и водой с получением целевого продукта в виде твердого остатка, отличающийся тем, что по меньшей мере на первой стадии экстрагирования давление в экстракционной смеси периодически сбрасывают до значения, обеспечивающего вскипание экстрагента, и повышают до исходного значения.
