專利名稱：高品質殼聚糖生產方法及其專用裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種殼聚糖生產方法技術領域，尤其是涉及微波法生產殼聚糖的技術領域，本發明還涉及其生產裝置技術領域。
背景技術：
甲殼素常稱幾丁質，主要存在于節肢動物如蝦蟹的外殼、昆蟲的體表，以及真菌的細胞壁中。而殼聚糖是甲殼素脫乙酰基產物(通常是指60％以上的脫乙酰基)。殼聚糖及其衍生物被廣泛地應用到農業、食品、醫藥、日化、紡織、印染、金屬回收與環保等領域。隨著人們對其應用與研究的深入，特別是發現3-9聚氨基葡糖糖的寡聚糖，具有抑制腫瘤生長、降低血脂與膽固醇、增加肌體免疫功能等明顯藥理作用，但是應用時要保證用于靜脈注射的衛生安全性。正常的殼聚糖的酶解或酸解不僅存在分子量分布廣，而且還存在大量雜質(包括酶解后的殘余部分)。這些雜質的存在，即使在微量情況下，也可能造成不應出現的毒性。因此，高純度的殼聚糖是制備靜脈給藥劑的技術開發的重要前提。另外美容化妝品也需要高純度的殼聚糖作為其原料。雖然也有關于微波法制備高純度殼聚糖生產方法的技術報道，如專利號為98110327.8的中國專利“脫甲殼質乙酰基的新方法”，該方法其特征在于該方法包括下列步驟(1)取甲殼質半成品放入濃度為40～55％的氫氧化納溶液中浸泡，(2)浸泡0.5～3小時待甲殼質全部都被浸潤后連同浸泡用的容器一起放入微波爐中加熱1～4.5小時，(3)加熱終止后立即把上述的浸泡甲殼質半成品的容器從微波爐中取出并將其內被加熱的浸泡物倒入壓榨機內壓榨去除剩余的浸泡液，(4)待上述的榨去浸泡液的物料自然冷卻到45°～55℃后放入清水中洗滌，直至用酚酞指示劑檢查不變色為止，(5)烘干粉碎至所需目數，該發明申請中實施例表明可以得到脫乙酰基87％左右的產物，所以品質還不高，仍難以在醫藥保健等領域上得到很好的應用，另外該微波加熱需要1～4.5小時，時間偏長，生產效率較低，操作不方便，同時對生產裝置提出更高的要求。雖然在實際生產中也使用了隧道式設計的微波加熱裝置，但是為了防止微波泄露，進出口的高度只有60厘米，所以加工容量很小，還需要帶手套來取出容器，待冷卻洗凈后再進行脫乙酰反應，操作很不方便，不符合工業化生產要求。
發明內容
本發明所要解決的首要技術問題是針對現有技術而提供一種微波加熱次數少、加熱時間短、操作方便、而得到殼聚糖脫乙酰基率高、質量品質好的高品質殼聚糖生產方法。
本發明所要解決的再一個技術問題是提供一種使用上述方法、結構設計合理簡單、容易實施、操作方便、生產效率高的專用裝置。
本發明解決上述首要技術問題所采用的技術方案為一種殼聚糖生產方法，其特征在于步驟依次為(1)堿浸步驟，將甲殼質粉碎后放入到容器中，然后加入質量濃度40-55％的氫氧化鈉溶液進行浸泡，浸泡時間為12-36小時，甲殼質質量與氫氧化鈉溶液體積比例為1克10-30毫升；(2)微波堿處理步驟，將上述混合物放置在微波裝置中，在110-160℃條件下進行加熱反應0.5-1.5小時，然后水洗至中性，再加入質量濃度40-55％的氫氧化鈉溶液，物料質量與氫氧化鈉溶液體積比例保持為1克10-30毫升，混合物仍放置在微波裝置中，在110-160℃條件下進行加熱反應0.5-1.5小時，然后再水洗至中性；(3)干燥步驟，將物料進行干燥，得到了殼聚糖產品。
作為優化技術方案，上述的堿浸步驟其氫氧化鈉溶液為45％，浸泡時間為24小時，殼質質量與氫氧化鈉溶液體積比例為1克∶25毫升；上述的微波堿處理步驟其氫氧化鈉溶液為45％，加熱反應1小時，殼質質量與氫氧化鈉溶液體積比例為1克∶25毫升；上述的水洗選用去離子水或經過凈化處理的自來水；上述的水洗采用間歇法水洗，時間間隔控制在8-12分鐘，水洗后控制其電導率在0-90μS/cm范圍。
上述的甲殼質其生產步驟依次為原料經過3-7％氫氧化鈉溶液浸泡，清水洗滌至中性；再經過4-6％鹽酸第一次酸浸12-36小時，清水洗滌至中性；然后經過8-12％氫氧化鈉溶液堿煮0.5-1.5小時，清水洗滌至中性；再經過8-10％鹽酸第二次酸浸3-5小時，水洗至中性，去離子水浸泡3-6小時，再洗滌；日光曬白，得到甲殼質。
本發明解決再一個技術問題所采用的技術方案為其專用裝置即微波裝置結構為裝置的固定架中安裝固定有聚四氟乙烯筒，筒底部放料口連接有閥門，上面端口通過固定板固定電動機，電動機輸出軸上安裝有攪拌器，同時固定板在側面開有加料口，聚四氟乙烯筒與固定架之間是隔熱材料，多個微波發生器固定在固定架上，其發射面針對著聚四氟乙烯筒。
上述的微波發生器對著聚四氟乙烯筒的筒身表面是均勻分布的。
上述的閥門上方設置有測溫裝置的感溫頭，來測量物料溫度。
與現有技術相比，本發明的優點在于該生產方法具有具有微波加熱次數少，一般要求2次就可以了，微波加熱時間短，一般1.5小時以內，并結合間隙性水洗，能得到97.12％脫乙酰基的殼聚糖，在優化的實施方案中，可以得到98.8％脫乙酰基的殼聚糖，所以在基本相同時間內可以得到高脫乙酰基的殼聚糖，并且灰分小于等于0.2％，水分小于等于10％，砷含量小于等于0.5毫克/千克，汞含量小于等于0.3毫克/千克，鉛含量小于等于1毫克/千克，細菌個數小于103個/克，致病菌不得檢出，所以是一種高品質的殼聚糖，可以在很多領域如醫藥保健、化妝品等領域得到很好的應用，而使用該方法的專用微波裝置，能大大提高生產效率，適合工業化生產高品質的殼聚糖，而結構簡單實用，容易制造使用，操作方便。
圖1本發明方法所采用的微波裝置結構放大剖視圖。
具體實施例方式
以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
實施例1A甲殼質生產 選用蟬殼或龍蝦殼做原料，一般粉碎在2厘米平方內，先經5％氫氧化鈉溶液浸泡，清水洗滌至中性，再經過5％鹽酸第一次酸浸24小時，注意盡可能保持低溫，然后清水洗滌至中性，再經10％氫氧化鈉溶液堿煮1小時，用清水洗滌至中性，然后經9％鹽酸第二次酸浸4小時，水洗至中性，去離子水浸泡4小時，再洗滌，日光曬白，得到甲殼質，水可以采用經過凈化處理的自來水，當然采用去離子水更好。該方法得到的甲殼質質量好、產率高、成本低，能使終產品的殼聚糖灰分控制在0.2％，減少廢液量，符合環保要求。
B殼聚糖生產(1)堿浸步驟 將甲殼質粉碎后放入裝置的容器中，然后加入質量濃度45％的氫氧化鈉溶液進行浸泡，浸泡時間為24小時，甲殼質質量與氫氧化鈉溶液體積比例為1克∶25毫升；(2)微波堿處理步驟 將上述混合物放置到微波裝置中，在130℃條件下進行加熱反應1小時，然后水洗至中性，再加入質量濃度45％的氫氧化鈉溶液，物料質量與氫氧化鈉溶液體積比例保持為1克∶25毫升，混合物仍放置在微波裝置中，在130℃條件下進行加熱反應1小時，然后再水洗至中性，水洗后控制其電導率在0-90μS/cm范圍；水洗中選用去離子水或經過凈化處理的自來水，并且水洗采用間歇法水洗，就是洗滌后間隔一定時間間隔再水洗，時間間隔控制在10分鐘，這樣有利于將附和在物料表面的醋酸鈉除去，提高脫乙酰基率。
(3)干燥步驟 將物料進行干燥，得到了殼聚糖產品，其脫乙酰基率達到98.8％以上，并且灰分小于等于0.2％，水分小于等于10％，砷含量小于等于0.5毫克/千克，汞含量小于等于0.3毫克/千克，鉛含量小于等于1毫克/千克，細菌個數小于103個/克，致病菌不得檢出，是一種高品質的殼聚糖，可以在很多領域如醫藥保健、化妝品等領域得到很好的應用。
上述的生產中，微波加熱功率可以隨物料多少而定，我們在小試中進行過500瓦/10克甲殼質實驗，大至8000瓦/5千克甲殼質的中試，都可以實現，最終獲得了脫乙酰基率98％以上的產品，并且微波加熱后進行保溫1-2小時，效果更加好。
本實施例采用的微波裝置結構如圖1所示意，裝置的固定架9中安裝固定有聚四氟乙烯筒6，筒底部放料口8連接有閥門，閥門上方設置有測溫裝置的感溫頭，來測量物料溫度，聚四氟乙烯筒6上面端口通過固定板2固定電動機4，電動機輸出軸上安裝有攪拌器5，同時固定板2在側面開有加料口3，聚四氟乙烯筒6與固定架9之間是隔熱材料7，多個微波發生器1固定在固定架9上，其發射面針對著聚四氟乙烯筒6，一般微波發生器1可以均勻地分布在聚四氟乙烯筒6筒身圓周外圍。在聚四氟乙烯筒底部放料口下方配備移動的儲灌。其使用時，將經過堿浸步驟處理過的甲殼質通過加料口放到微波裝置中的聚四氟乙烯筒中，再將堿液配制罐的氫氧化鈉溶液用泵通過加料口放到微波裝置的聚四氟乙烯筒中去，然后開動電動機進行攪拌，并用微波發生器進行加熱和反應，反應時間到后，再通過放料口放出，放到移動的儲灌中，泵去堿液去水洗，然后再將水洗后的物料收集起來放到微波裝置的聚四氟乙烯筒中，加入堿液，按照上述方法再微波加熱處理一次，再將混合物放到移動的儲灌中，泵去堿液，去水洗，水洗后控制其電導率在0-90μS/cm范圍，然后干燥，得到最終的產品殼聚糖。
實施例2A甲殼質生產 采用了雪蟹殼或蝦蛄殼做原料，其它如實施例的方法，得到優質的甲殼質。
B殼聚糖生產(1)堿浸步驟 將甲殼質粉碎后放入裝置的容器中，然后加入質量濃度55％的氫氧化鈉溶液進行浸泡，浸泡時間為12小時，甲殼質質量與氫氧化鈉溶液體積比例為1克∶10毫升；(2)微波堿處理步驟將上述混合物放置到微波裝置中，在110℃條件下進行加熱反應0.5小時，然后水洗至中性，再加入質量濃度55％的氫氧化鈉溶液，物料質量與氫氧化鈉溶液體積比例保持為1克∶10毫升，混合物仍放置在微波裝置中，在110℃條件下進行加熱反應0.5小時，然后再水洗至中性，水洗后控制其電導率在0-90μS/cm范圍；水洗中選用去離子水或經過凈化處理的自來水，并且水洗采用間歇法水洗，就是洗滌后間隔一定時間間隔再水洗，時間間隔控制在12分鐘，這樣有利于將附和在物料表面的醋酸鈉除去，提高脫乙酰基率。
(3)干燥步驟 將物料進行干燥，得到了殼聚糖產品，其脫乙酰基率達到97.2％以上，并且灰分小于等于0.2％，水分小于等于10％，砷含量小于等于0.5毫克/千克，汞含量小于等于0.3毫克/千克，鉛含量小于等于1毫克/千克，細菌個數小于103個/克，致病菌不得檢出，是一種高品質的殼聚糖，可以在很多領域如醫藥保健、化妝品等領域得到很好的應用。
實施例3A甲殼質生產采用了雪蟹殼或蝦蛄殼做原料，其它如實施例的方法，得到優質的甲殼質。
B殼聚糖生產(1)堿浸步驟將甲殼質粉碎后放入裝置的容器中，然后加入質量濃度40％的氫氧化鈉溶液進行浸泡，浸泡時間為36小時，甲殼質質量與氫氧化鈉溶液體積比例為1克∶30毫升；(2)微波堿處理步驟將上述混合物放置到微波裝置中，在160℃條件下進行加熱反應1.5小時，然后水洗至中性，再加入質量濃度40％的氫氧化鈉溶液，物料質量與氫氧化鈉溶液體積比例保持為1克∶30毫升，混合物仍放置在微波裝置中，在160℃條件下進行加熱反應1.5小時，然后再水洗至中性，水洗后控制其電導率在0-90μS/cm范圍；水洗中選用去離子水或經過凈化處理的自來水，并且水洗采用間歇法水洗，就是洗滌后間隔一定時間間隔再水洗，時間間隔控制在8分鐘，這樣有利于將附和在物料表面的醋酸鈉除去，提高脫乙酰基率。
(3)干燥步驟將物料進行干燥，得到了殼聚糖產品，其脫乙酰基率達到98.4％以上，并且灰分小于等于0.2％，水分小于等于10％，砷含量小于等于0.5毫克/千克，汞含量小于等于0.3毫克/千克，鉛含量小于等于1毫克/千克，細菌個數小于103個/克，致病菌不得檢出，是一種高品質的殼聚糖，可以在很多領域如醫藥保健、化妝品等領域得到很好的應用。
實施例4A甲殼質生產采用了蟬殼或蝦蛄殼做原料，其它如實施例的方法，得到優質的甲殼質。
B殼聚糖生產(1)堿浸步驟將甲殼質粉碎后放入裝置的容器中，然后加入質量濃度48％的氫氧化鈉溶液進行浸泡，浸泡時間為24小時，甲殼質質量與氫氧化鈉溶液體積比例為1克∶15毫升；(2)微波堿處理步驟將上述混合物放置到微波裝置中，在140℃條件下進行加熱反應1小時，然后水洗至中性，再加入質量濃度48％的氫氧化鈉溶液，物料質量與氫氧化鈉溶液體積比例保持為1克∶15毫升，混合物仍放置在微波裝置中，在140℃條件下進行加熱反應1小時，然后再水洗至中性，水洗后控制其電導率在0-90μS/cm范圍；水洗中選用去離子水或經過凈化處理的自來水，并且水洗采用間歇法水洗，就是洗滌后間隔一定時間間隔再水洗，時間間隔控制在10分鐘，這樣有利于將附和在物料表面的醋酸鈉除去，提高脫乙酰基率。
(3)干燥步驟將物料進行干燥，得到了殼聚糖產品，其脫乙酰基率達到97.6％以上，并且灰分小于等于0.2％，水分小于等于10％，砷含量小于等于0.5毫克/千克，汞含量小于等于0.3毫克/千克，鉛含量小于等于1毫克/千克，細菌個數小于103個/克，致病菌不得檢出，是一種高品質的殼聚糖，可以在很多領域如醫藥保健、化妝品等領域得到很好的應用。
權利要求
1.一種高品質殼聚糖生產方法，其特征在于步驟依次為(1)堿浸步驟，將甲殼質粉碎后放入到容器中，然后加入質量濃度40-55％的氫氧化鈉溶液進行浸泡，浸泡時間為12-36小時，甲殼質質量與氫氧化鈉溶液體積比例為1克∶10-30毫升；(2)微波堿處理步驟，將上述混合物放置到微波裝置中，在110-160℃條件下進行加熱反應0.5-1.5小時，然后水洗至中性，再加入質量濃度40-55％的氫氧化鈉溶液，物料質量與氫氧化鈉溶液體積比例保持為1克∶10-30毫升，混合物仍放置在微波裝置中，在110-160℃條件下進行加熱反應0.5-1.5小時，然后再水洗至中性；(3)干燥步驟，將物料進行干燥，得到了殼聚糖產品。
2.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于所述的堿浸步驟其氫氧化鈉溶液為45％，浸泡時間為24小時，甲殼質質量與氫氧化鈉溶液體積比例為1克∶25毫升。
3.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于所述的微波堿處理步驟其氫氧化鈉溶液為45％，加熱反應1小時，甲殼質質量與氫氧化鈉溶液體積比例為1克∶25毫升。
4.根據權利要求1或2或3所述的生產方法，其特征在于所述的水洗選用去離子水或經過凈化處理的自來水。
5.根據權利要求1或2或3所述的生產方法，其特征在于所述的水洗采用間歇法水洗，時間間隔控制在8-12分鐘，水洗后控制其電導率在0-90μS/cm范圍。
6.根據權利要求1所述的生產方法，其特征在于所述的甲殼質其生產步驟依次為原料經過3-7％氫氧化鈉溶液浸泡，清水洗滌至中性；再經過4-6％鹽酸第一次酸浸12-36小時，清水洗滌至中性；然后經過8-12％氫氧化鈉溶液堿煮0.5-1.5小時，清水洗滌至中性；再經過8-10％鹽酸第二次酸浸3-5小時，水洗至中性，去離子水浸泡3-6小時，再洗滌；日光曬白，得到甲殼質。
7.根據權利要求6所述的生產方法，其特征在于所述的原料選用雪蟹殼、蟬殼、蝦蛄殼或龍蝦殼。
8.一種在如權利要求1所述方法中使用的專用裝置，其特征在于微波裝置其結構為裝置的固定架(9)中安裝固定有聚四氟乙烯筒(6)，筒底部放料口(8)連接有閥門，上面端口通過固定板(2)固定有電動機(4)，電動機輸出軸上安裝有攪拌器(5)，同時固定板在側面開有加料口(3)，聚四氟乙烯筒(6)與固定架(9)之間是隔熱材料(7)，多個微波發生器(1)固定在固定架(9)上，其發射面針對著聚四氟乙烯筒(6)。
9.根據權利要求8所述的生產方法，其特征在于所述的微波發生器(1)對著聚四氟乙烯筒(6)的筒身表面是均勻分布的。
10.根據權利要求9所述的生產方法，其特征在于所述的聚四氟乙烯筒(6)下部設置有測溫裝置。
全文摘要
本發明涉及殼聚糖生產方法及其專用裝置技術領域。該種殼聚糖生產方法，其特征在于步驟依次為(1)堿浸步驟，將甲殼質粉碎，再經質量濃度40－55％的氫氧化鈉溶液進行浸泡12－36小時，(2)微波堿處理步驟，將上述混合物放置到微波裝置中，在110℃－160℃條件下進行加熱反應0.5－1.5小時，然后水洗至中性，再加入質量濃度40－55％的氫氧化鈉溶液，混合物仍放置在微波裝置中，在110℃－160℃條件下進行加熱反應0.5－1.5小時，然后再水洗至中性；(3)干燥步驟，將物料進行干燥，得到了殼聚糖產品。本發明還提供上述的微波裝置技術。該方法具有微波加熱次數少、加熱時間短、而得到殼聚糖質量品質好等優點，而微波裝置結構簡單實用、操作方便等優點適合工業生產上使用。
文檔編號C08B37/08GK1548461SQ0311682
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月7日 優先權日2003年5月7日
發明者吳漢民, 黃曉春, 董明敏 申請人:吳漢民