Таким чином, отримані результати свідчать про досить високу якість отриманого хітозану. Більшість наведених показників істотно відрізняються від допустимих значень в кращу сторону, що обумовлює широку сферу його подальшого практичного застосування, в тому числі і в харчовій промисловості.
Зважували кілька проб подрібненого панцира морського краба однакової маси. Для визначення параметрів демінералізації заливали проби розчинами соляної кислоти кваліфікації ХЧ концентрацією 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, і витримували по 2 години при t = 250С і t = 850C.
Для визначення параметрів депротеінірованія готували кілька проб деминерализованного сировини однакової маси і заливали розчином NaOH кваліфікації ХЧ концентрацією 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, після чого суміш витримували протягом 2 годин при t = 250С і t = 850C.
Оброблений панцир раку піддавали деацетилюванню шляхом взаємодії сировини з 50% -м розчином NaOH при температурі t = 130-1400С протягом 1,5 години в присутності 3-5% -го розчину пероксиду водню в кількості 3-5% від загального обсягу суміші.
Ступінь демінералізації (депротеінірованія) вважали за формулою:
Х = 100 # 8729; (М1 - М2) / М1, (г)
Де Х - ступінь демінералізації (депротеінірованія),%;
М1 - маса панцира до демінералізації (депротеінірованія), г;
М2 - маса панцира після демінералізації (депротеінірованія), м
Молекулярну масу хітозану визначали віскозіметріческі за стандартною методикою. Розчини концентрації 0,05 і 0,5 г / дл готували розчиненням навішування порошку полімеру в ацетатному буфері (0,33 М СН3СООН + 0,2 М СН3СOONa) протягом однієї доби. Використовували крижану оцтову кислоту і сірчанокислий натрій кваліфікації ХЧ. Вимірювання проводили при 250С в капілярному віскозиметрі Уббелоде, діаметр якого дорівнює 0,54 мм. Розрахунок ММ проводили за рівнянням Марка-Куна-Хаувінка з константами До і # 945; з роботи ([h] = К # 8729; М # 945;):
,
де [h] -характерістіческая в'язкість розчину, дл / г,
М - молекулярна маса.
Технологічний процес отримання хітозану складається з наступних стадій.
Демінералізація морського краба соляною кислотою, в результаті чого відбувається розчинення з подальшим вимиванням мінеральних сполук, що містяться в панцирі.
Депротеінірованіе, метою якого є видалення з панцира білків і ліпідів. Для цього панцир обробляється гідроксидом натрію. Внаслідок цього процесу виходить хітин, який має структурну формулу:
Деацетилювання хітину в присутності гарячої лугу з перетворенням в хітозан:
Деацетилювання дозволяє отримати розчинний полімер D-глюкозаміну, хітозан, найважливішою характеристикою якого є ступінь деацетилювання (СДА), що визначається як відношення кількості ланок D-глюкозаміну до N-ацетил-D-глюкозаміну. СДА характеризує розчинність хітозану в розчині кислоти, а розчинятися хітозан починає при СДА 70%. Деацетилювання проводили в 50% розчині NaOH при 130оС, варіюючи тривалість процесу (рис.1). Реакція деацетилювання супроводжується одночасним розривом глікозидних зв'язків полімеру. Таким чином, хітозан є полідисперсні за молекулярною масою полімер D-глюкозаміну, що містить 5-15% ацетамідних груп, а також до 1% груп, з'єднаних з амінокислотами і пептидами.
Зі збільшенням температури знижується молекулярна маса хітозану, для збереження якої переважно знижувати температуру обробки хітину. Найбільша швидкість реакції деацетилювання спостерігається протягом першої півгодини лужної обробки. За цей час хітин деацетилюється приблизно на 80% за умови обробки його 50% лугом при 130оС. Далі швидкість реакції значно сповільнюється і до 45 хвилинам ступінь деацетилювання досягає 86%. Таким чином, тривала обробка не призводить до різкого підвищення ступеня деацетилювання, в той час як процес деструкції відбувається на всьому протязі процесу.
Рис 1. Залежність ступеня деацетилювання від тривалості лужної обробки хітину.
Примітка: над точками наведені значення молекулярної маси хітозану в залежності від тривалості процесу деацетилювання.
Панцир морського краба подається в подрібнювач 1, після якого в подрібненому вигляді, зсипається в завантажувальний бункер 2, який забезпечений ворошителем 3 для запобігання злежування вихідного продукту. Секторних дозатором 4 матеріал подається на стрічковий транспортер 5, який, рухаючись по горизонталі, розподіляє сировину по дифузорам 7-1, 7-2, 7-3. Дифузори забезпечені відкидним днищем, над яким знаходиться решітка. Твердий матеріал розподіляється над гратами. Вивантаження матеріалу відбувається через помилкове днище. З бункера-сховища, за допомогою насоса 12 прокачується через дифузори соляна кислота 7%, яка підігрівається в бункері сховище через обігріваючу сорочку, в якій циркулює водяна пара з температурою 120-130 0С, що забезпечує нагрів соляної кислоти до 85-95 0С.
Після обробки соляною кислотою вимикається насос 12 і включається насос 13, який прокачує воду через дифузори і забезпечує промивку сировини до рН = 6-6,5. Після закінчення промивання вимикається насос 13, включається насос 14 і з бункера сховища, забезпеченого обігріває сорочкою, через яку циркулює водяна пара і нагріває вміст бункера до 85-95 0С (вмістом є розчин NaOH 7%) в дифузори прокачується розчин NaOH, в результаті чого відбувається депротеінірованіе деминерализованного сировини. Після цього також проводиться промивання водою через насос 13. Працювати насоси 8-2, 8-2, 8-3 і вентилі 12, 13 і 14 можуть тільки по одному.
Хітин вивантажується на стрічковий транспортер 9, на якому здійснюється вимірювання маси продукту, який після цього надходить в реактор. Він також має грати, відкидне днище і тихохідну мішалку якірного типу. З бункера сховища 10, забезпеченого обігріває сорочкою, в якій циркулює гарячий водяний пар, в реактор нагнітається концентрований розчин NaOH (65-75%) попередньо нагрітий до 85-95 0С. З бункерів 8-1, 8-2 і 8-3 в реактор подається відповідно азот - для запобігання термоокислительной деструкції, перекис водню - для отримання светлоокрашенная хітозану.
Таким чином, пропонований спосіб відрізняється меншою стадийностью, оскільки передбачає одноразове проведення стадій демінералізації і депротеінірованія. Також спосіб відрізняється високою ефективністю процесів, низькими трудо- і енерговитратами (процес може бути легко автоматизований). Він забезпечує досить високу якість кінцевого продукту. Доступність реагентів, грамотне апаратурнеоформлення і організація нейтралізації кислотно лужних стоків з подальшою регенерацією і рециклом відходів, може вплинути на собівартість продукту, істотно знижуючи її. Особливо актуальний такий підхід при організації великотоннажних виробництв. Спосіб дозволяє отримувати хітозан зі ступенем деацетилювання до 87 - 91%, молекулярною масою - від 250 кДа до 400 кДа і вологістю - 8-10%.
Концентрація NaOH становить 50%
Концентрація Н2О2 становить 1% від загальної маси суміші
Концентрація Ca (OH) 2 становить 1% від загального обсягу суміші
Тривалість процесу - 1 година.
Матеріальний баланс на 1 кг хітозану
В панцирі ракоподібних міститься 35% хітину, який можна перетворити в хітозан, отже для отримання 1 кг хітозану потрібно сировини: 1 кг: 35% як х кг: 100% ® х = 1 * 100/35 = 2,8 кг.
На деминерализацию 1 кг сировини потрібно 5 літрів 6% HCl, тобто на деминерализацию 2,8 кг сировини потрібно: 2,8 * 5 = 14 л.
Оскільки ми використовуємо HCl з концентрацією 36,2% і щільністю r = 1,6 г / см3, то для приготування 6% розчину потрібно:
6% * 14 літрів = 36,2% * х літрів, отже потрібно 2,3 літрів 36,2% -ої HCl і 11,7 літрів води.
М (HCl) = r (HCl 36,2%) * V (HCl)
М (HCl) = 1180 * 2,3 = 2714 кг.
Після обробки сировини HCl маса панцира зменшується на 50% ® на депротеінірованіе надходить:
М = 2,8 - 1,4 = 1,4 кг.
На дерпотеінірованіе 6% -м NaOH потрібно 5 літрів на 1 кг.
Отже, в перерахунку на 1,4 кг: 1,4 * 5 = 7 літрів.
r (NaOH) при 6% = 1,055 кг / м3, отже маса цього розчину становить 1,055 * 7 = 7,4 кг. Для приготування 7,4 кг 6% NaOH потрібно
7,4 * 100 = х * 6, т.е.0,44 кг
Після депротеінірованія маса сировини зменшується до 1,1 кг.
На депротеінірованіе 1 кг хітину потрібно 3 літри 50% -го NaOH, отже для деацетилювання 1,26 кг хітину потрібно: 3 * 1,26 = 3,78 літра.
r (NaOH) при 50% = 1,525 г / см3
М (NaOH) = r (NaOH 50%) * V (NaOH) ®V (NaOH) = 1525 * 3,78 = 5764,5 кг
Після деацетилювання маса хітозану становить 1 кг.
На підставі отриманих результатів можна зробити висновок, що дана технологія отримання хітозану є ефективною. Хтозна отриманий з панцира морських крабів вигідно відрізняється від промислового хітозану високим рівнем властивостей. А саме: ступінь деацетилювання (СД) рівна 87-91% є одним з основних показників властивостей хітозану і чим вона більше, тим краще хітозан за умови досить високої молекулярної маси, вона склала 150-300 кДа, що теж є хорошим результатом. Так само спосіб відрізняється високою ефективністю процесів, низькими праце - і енерговитратами. Виявлено відповідність ХТЗ з панцира раку технічними умовами на харчової хітозан, який при цьому вигідно відрізняється від гранично допустимих показників, закладених в ТУ.
Таким чином, розроблена технологія забезпечує отримання хітозану високої якості і з доступної сировини, який здатний конкурувати на сучасному ринку, а також задовольнити потреби споживачів.
6. Загальна хімічна технологія / під ред. І.П. Мухленова. - М. Вища школа, том 1, 1984. - 255 с.
7. Гамзазаде, А.І. Деякі особливості отримання хітозану / А.І. Гамзазаде, А.І. Скляр, С.В. Рогожин // Високомолекулярні сполуки. - 1985. - Т.27А, №6. - С.1179-1184.
15. Вихорева, Г.А. Будова і кислотно-основні властивості карбоксіметілового ефіру хітозану / Г.А. Вихорева і [ін] // Високомолекулярні сполуки. - 1989. - Т.31А. - №5. - С.1003-1007.
35. Бао Чи-Мін. Використання хітину для виробництва штучного волокна / Бао Чи-Мін // Хімічні волокна. - 1960. - №3. - С.39-41.
Реферати суперські! Зроби паузу, студент, ось розважся: На іспиті з фізики професор намагається витягнути на позитивну оцінку недбайливого студента: - Ви можете назвати прізвище хоча б одного видатного фізика? - Звичайно, ви - професор. До речі, анекдот узятий з chatanekdotov.ru