碳酸钙蛋壳与有机膜的分离制造技术

提供了将蛋壳副产品中的碳酸钙无机蛋壳与有机蛋白类膜内衬分离的方法和系统。所述方法涉及三个阶段：机械搅拌/分离、功能性化学品消化和精制化学品消化。在机械阶段中，使用搅拌和筛分去除大块和大部分膜材料。在功能性化学品消化阶段中，将所述副产品通过至少一种碱性溶液处理以去除其它的有机膜和杂质。在精制化学品消化阶段，去除剩余的有机膜和杂质。随后将纯化的碳酸钙漂洗和干燥，准备进一步精制和加工为制成品规格。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳酸钙蛋壳与有机膜的分离专利
本专利技术涉及以有效方式将蛋壳副产品中的碳酸钙蛋壳与有机蛋白类膜内衬分离以生产高纯度碳酸钙产品的方法和系统。相关申请的交叉引用本申请要求美国临时申请第62044472号的权益。
技术介绍
在打破蛋品并取出蛋白和蛋黄之后，蛋品加工业每年丢弃逾600,000吨蛋壳。蛋壳通常被认为是废产物，然而如果将无机和有机成分分离，可得到商业材料并将其用于多种用途。每年会产生大量蛋壳废品或副产物，大部分终结于垃圾填埋池。因此，分离有价值产品的工艺受到关注以使蛋壳副产品不进入垃圾填埋池并且将低价值材料转化为高价值材料。在蛋壳中有两种主要成分：膜和壳。膜主要由有机材料组成，包括胶原和氨基酸。这些材料可与壳分离并用于医药和化妆品工业等。蛋壳的无机成分由碳酸钙以及少量碳酸镁和磷酸钙组成。此部分主要为碳酸钙(CaCO3)，其具有多种用途。这些用途中的许多需要碳酸钙产品具有高纯度，特别是当碳酸钙用于人类消耗时。在整个蛋品加工业中丢弃壳的工艺存在差异。一些蛋品“破碎”公司将在取出液态蛋之后立即倾倒和丢弃剩余的壳副产品。这种蛋壳副产品将仍具有残余的湿性材料。其它破碎公司将首先使副产品通过离心式设备以去除大部分的剩余液态蛋，这将有助于减少丢弃副产物的成本。当考虑最终碳酸钙产品的纯度、方法的成本效率和方法的可扩展性时，现有技术中已知的分离壳与膜的方法具有限制。一些现有技术方法集中于膜副产品而不是碳酸钙副产品的纯度和处理。已提出了分离在本质上是纯机械的多种方法，这固有地导致含有有机杂质的相对不纯的最终碳酸钙产品。例如，MacNeil的US6,176,376和US7,007,806使用在液体中搅拌来产生膜和蛋壳的分离，这依赖于膜和蛋壳部分之间体积密度的差异。蛋壳沉降至罐底，而膜保持悬浮于液体中。Thoroski的US6,649,203描述了使用离心、清洗、离心、干燥和研磨阶段然后气动除膜的方法。在气动除膜步骤中，膜和蛋壳下落通过抽吸流，后者转移相对轻的膜但不转移蛋壳。结合了机械和化学方法的方法可见于Vlad的美国专利公开第2006/0159816号和美国专利第7,954,733号中。该方法使用流体罐中的气穴现象(机械步骤)将膜与蛋壳分离。任选地，膜可被干燥。随后可使用醋酸从膜提取某些多肽。然而，该方法，具体而言是化学提取，专注于膜材料的分离和处理，而不是作为碳酸钙来源的壳。对于壳，它们仅再次通过机械分离方法分离，并且会具有相对高水平的有机杂质。Floh的美国专利第7.597,280号描述了如下系统，其中用上升流和多个重叠叶片将磨细的壳和膜的浆料引入到分离罐中。膜被携带向上并通过叶片排出；壳落入罐底部并被去除。膜被脱水(使用蛋白脱水)并干燥。同样，该方法的焦点是生产膜作为产品。至于壳，它们仅通过机械分离方法分离，并且将具有相对高水平的有机杂质。该方法也很昂贵。
技术实现思路
需要如下的分离蛋壳副产品的膜部分和碳酸钙部分的方法：该方法生产的碳酸钙的纯度高到足以符合USP和其它质量标准并且可用于食品、药品、营养品及类似市场中的人类消耗，但也是成本有效的，能够处理入料蛋壳副产品组成中的大幅度变化，能根据需要放大以适应丢弃蛋壳副产品的工业容量，并且可以包含在终端用户/顾客产品中的商品/主体/成分形式出售。本文所公开的用于从蛋壳副产品分离和产生高纯度碳酸钙的方法和设备可被概括分为机械和化学阶段，它们共同工作以经由经济上可行且工业上可伸缩的方法将副产品分解为极纯形式的碳酸钙。在机械阶段中，副产品首先被搅拌(例如，通过磨机设备)以产生副产品材料中膜和壳的初始机械分离，以备用于筛分步骤。第二个机械步骤是通过筛分副产品材料以去除和回收相对大块的膜材料来进行分离。经由分阶段的筛分过程实施此步骤是有优势的。经筛分的材料将仍具有不理想(并且在一些市场中，不可接受)的量的膜附着于碳酸钙上。化学阶段涉及通过使用碱化学品消化来消化从筛分中残余的材料。这些步骤可设计为根据以下进行：多种不同的碱，每种碱溶液的浓度变化，每个消化阶段中涉及的停留时间，每种碱溶液的温度，以及与材料处理、消化步骤数量和处理参数相关的其它变量。专利技术人已研究了这些可能性，并已发现用氢氧化钠消化然后用次氯酸钠消化(然后水清洗)的方法得到纯度大于98％的碳酸钙产品，其将满足用于人体消耗以及多种最终用途市场的USP要求。在将碳酸钙在水中清洗以去除剩余的表面次氯酸钠和相关的盐之后，纯化的碳酸钙通常将被干燥。随后可将纯化的碳酸钙研磨或精制为任何必要的粒径或者根据不同市场的需要进行其它进一步处理。根据本专利技术，提供了从蛋壳副产品分离钙蛋壳的方法，包括以下步骤：a.搅拌蛋壳副产品；b.筛分蛋壳副产品；c.将蛋壳副产品用第一碱溶液进行功能性消化；d.将蛋壳副产品用第二碱溶液进行精制消化；和e.将蛋壳副产品通过使用水的清洗阶段。在另一方面，所述方法还包括以下步骤：f.干燥蛋壳副产品。在本专利技术的另一方面，第一碱溶液为与水混合的一种或多种选自氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钾或有机碱的碱。在本专利技术的另一方面，第一碱溶液主要是与水混合的氢氧化钠。在本专利技术的另一方面，第二碱溶液主要是与水混合的次氯酸钠。在另一方面，将蛋壳副产品用第一碱溶液进行功能性消化的步骤包括在以下条件下消化：固相含量为15-45％，温度为30-90℃，0.5-5％NaOH/H2O，流化，停留时间为15分钟至60分钟。在另一方面，将蛋壳副产品用第一碱溶液进行功能性消化的步骤包括在以下条件下消化：固相含量为15vol％，温度为60℃，混合于水中的2.5wt％氢氧化钠(NaOH)溶液，流化，停留时间为30分钟。在另一方面，将蛋壳副产品用第二碱溶液进行精制消化的步骤包括以下条件：固相含量为15-45vol％的固体，环境温度，带有痕量(少于1％)氢氧化钠(碱溶液)的混合于水中的6wt％-12wt％次氯酸钠(NaClO)，流化，停留时间为10-40分钟。在另一方面，将蛋壳副产品用第二碱溶液进行精制消化的步骤包括以下条件：30vol％固相含量，使用8wt％NaClO溶液(混合于水中)，于环境温度，流化，停留时间为10-15分钟。根据本专利技术，提供了从蛋壳副产品分离钙蛋壳的方法，包括以下步骤：a)使用球磨机搅拌蛋壳副产品5-40分钟；b)将蛋壳副产品用目径为1/8英寸至1/4英寸的筛子过筛；c)将蛋壳副产品用NaOH溶液进行功能性消化，包括在以下条件下消化：15-45％固相含量，温度为30-90℃，0.5-5％NaOH/H2O，流化，停留时间为15分钟至60分钟；d)将蛋壳副产品用NaClO溶液进行精制消化，包括在以下条件下消化：固相含量为15-45vol％的固体，环境温度，带有痕量(少于1％)氢氧化钠(碱溶液)的混合于水中的6wt％-10wt％次氯酸钠(NaClO)，流化，停留时间为10-40分钟；和e)将蛋壳副产品通过使用水的清洗阶段。根据本专利技术，提供了从蛋壳副产品分离钙蛋壳的系统，包括：搅拌器、筛分装置、使用第一碱溶液的功能性消化器、使用第二碱溶液的精制消化器和水漂洗器；其中所述设备设置为使得蛋壳副产品进入搅拌器、从搅拌器进入筛分装置、从筛分装置进入功能性消化器、从功能性消化器进入精制消化器和从功能性消化器进入水漂洗器。在本专利技术的一个方面，第一碱溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
从蛋壳副产品分离钙蛋壳的方法，包括以下步骤：a.搅拌蛋壳副产品；b.筛分蛋壳副产品；c.将蛋壳副产品用第一碱溶液进行功能性消化；d.将蛋壳副产品用第二碱溶液进行精制消化；和e.将蛋壳副产品通过使用水的清洗阶段。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.02 US 62/044,4721.从蛋壳副产品分离钙蛋壳的方法，包括以下步骤：a.搅拌蛋壳副产品；b.筛分蛋壳副产品；c.将蛋壳副产品用第一碱溶液进行功能性消化；d.将蛋壳副产品用第二碱溶液进行精制消化；和e.将蛋壳副产品通过使用水的清洗阶段。2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：g.干燥蛋壳副产品。3.如权利要求1所述的方法，其中第一碱溶液是与水混合的一种或多种选自氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钾或有机碱的碱。4.如权利要求3所述的方法，其中第一碱溶液主要是与水混合的氢氧化钠。5.如权利要求4所述的方法，其中第二碱溶液主要是与水混合的次氯酸钠。6.如权利要求5所述的方法，其中将蛋壳副产品用第一碱溶液进行功能性消化的步骤包括在以下条件下消化：固相含量为15-45％，温度为30-90℃，0.5-5％NaOH/H2O，流化，停留时间为15-60分钟。7.如权利要求5所述的方法，其中将蛋壳副产品用第一碱溶液进行功能性消化的步骤包括在以下条件下消化：固相含量为15vol％，温度为60℃，混合于水中的2.5wt％氢氧化钠(NaOH)溶液，流化，停留时间为30分钟。8.如权利要求5所述的方法，其中将蛋壳副产品用第二碱溶液进行精制消化的步骤包括在以下条件下消化：固相含量为15-45vol％，环境温度，含有痕量(少于1％)氢氧化钠(碱溶液)的混合于水中的6wt％-12wt％次氯酸钠(NaClO)，流化，停留时间为10-40分钟。9.如权利要求8所述的方法，其中将蛋壳副产品用第二碱溶液进行精制消化的步骤包括在以下条件下消化：固相含量为30vol％，使用8wt％NaClO溶液(混合于水中)，于环境温度，流化，停留时间为10-15分钟。10.从蛋壳副产品分离钙蛋壳的方法，包括以下步骤：a.使用球磨机将蛋壳副产品搅拌5-40分钟；b.将蛋壳副产品用目径为1/8英寸至1/4英寸的筛子筛分；c.将蛋壳副产品用NaOH溶液进行功能性消化，所述功能性消化包括在以下条件下消化：固相含量为15-45％，温度为30-90℃，0.5-5％N...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克托曼，肖恩克温特，安德鲁维莱格登希尔，
申请(专利权)人：马克·托曼，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA