[发明专利]一种高脱乙酰度壳聚糖的清洁生产方法

说明书

本发明属于海洋化学工程技术领域，涉及一种在较低碱浓度条件下高效制备高脱乙酰度壳聚糖的方法，该方法首先采用质量分数10％‑25％的碱液对甲壳素浸泡预处理，然后在负压条件下脱乙酰，经后处理后得到壳聚糖。本发明实现了在较低碱液浓度下直接采用甲壳素制备脱乙酰度95％以上壳聚糖的方法，并实现了碱液的重复使用。与现有技术相比，本发明的生产效率提高2‑3倍，过程中无废液产生，实现了壳聚糖的清洁生产。

技术领域

本发明涉及一种在较低碱浓度条件下高效制备高脱乙酰度壳聚糖的方法，实现了碱液的重复利用和壳聚糖的清洁生产，属于海洋化学工程技术领域。

背景技术

壳聚糖是氨基葡萄糖与N-乙酰氨基葡萄糖以β-1，4糖苷键连接而成的生物多糖，它是自然界唯一带正电荷的多糖，具有生物可降解、抗菌、絮凝、成膜等特性。目前，壳聚糖广泛应用于食品、医药、环保等领域。除此之外，壳聚糖可进一步降解为壳寡糖，壳寡糖能够诱导作物产生系统抗性，提高农产品产量和品质，在农业领域具有巨大的应用潜力。

壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，一般以片状甲壳素为原料，通过浓度50％-60％的NaOH溶液在95-100℃条件下反应6-10h，脱去甲壳素中80％-90％的乙酰基团，得到壳聚糖。该工艺存在三个方面的问题：(1)通过该工艺得到的壳聚糖，其脱乙酰度一般在85％左右，难以满足医疗行业对壳聚糖脱乙酰度的要求。(2)反应时间过长，生产效率低下。(3)反应一般在敞口容器中进行，气味较重，带来一定的环境污染和职业健康风险。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术存在的不足而提供一种高效、环保、简单的高脱乙酰度壳聚糖清洁生产方法。

本发明直接以甲壳素作为壳聚糖的生产原料，与低脱乙酰度壳聚糖制备高脱乙酰度壳聚糖相比省去了甲壳素制备低脱乙酰度壳聚糖的过程，同时提高料液比，提高了反应速度和生产效率。甲壳素脱乙酰过程在真空反应釜中进行，不存在环保问题，有利于操作人员的身体健康。甲壳素在低温负压条件下，乙酰基团的脱除速度和脱除率均显著提升，反应完成后的碱液进行回收重复使用，提高了碱液的使用率，且减少了环境污染，真正达到绿色无污染生产的目的。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高脱乙酰度壳聚糖的清洁生产方法，其具体步骤为：

(1)将甲壳素加入到质量分数10％-25％的碱液中浸泡预处理；

(2)将预处理好的甲壳素料液转移至反应釜中负压反应，反应完毕，料液降温至室温；

(3)将降温后料液进行固液分离，固体水洗至中性，烘干后得到壳聚糖成品；

所述碱液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。

发明人发现，通过浸泡处理，可以使后续的脱乙酰处理更容易；未经过浸泡处理所得到的的壳聚糖的脱乙酰度较低，且在稀酸中的溶解性不好，而经过浸泡处理后所得到的的壳聚糖的品质较好，表现在脱乙酰度较高及颜色较浅。浸泡处理可以使后续反应更容易，且能降低制备高脱乙酰度壳聚糖所需要的碱浓度。在保证壳聚糖品质以及减少成本的基础上，甲壳素与碱液的质量比为1:5-1:10，预处理温度为20-50℃，预处理时间为0.5-5h。

将预处理好的甲壳素料液转移至反应釜中负压反应，为了保证较好的反应效果，负压反应时，控制压力为-0.075—-0.085MPa，控制温度为60-85℃，控制反应时间60-120min。

反应完毕后，料液降温至室温进行固液分离，固体水洗至中性，烘干后得到壳聚糖成品；

另外，合并步骤(3)中液体，浓缩并补加碱至质量分数为10％-25％，可以回用于步骤(1)中，用于下一批次的甲壳素预处理和脱乙酰。

本发明中，碱液重复利用10-13次之后，需要浓缩过滤后进行结晶处理，并反复结晶2-3次以达到较高纯度的碱固体，与新的碱一起继续使用。