一种甲壳素集成生产系统及其处理方法技术方案

本发明专利技术提供了一种甲壳素集成生产系统及其处理方法，所述甲壳素集成生产系统包括进料系统、反应系统、通气系统和排废系统，其中，反应系统包括集成反应器，集成反应器主体包括筒体和釜盖，筒体和釜盖之间通过固定密封部件进行固定和密封；筒体内部由外向里依次设置滤筒和滤袋；釜盖上开设液体进料口和通气口，液体进料口与所述进料系统相连，通气口与通气系统相连；筒体侧壁上部设有进油口；筒体底部开设底部出口，底部出口分别与通气系统和排废系统相连；集成反应器主体内设搅拌装置。本发明专利技术将制备甲壳素过程中的脱钙、除蛋白、清洗和干燥过程集成于一个装置中，有效地降低生产成本，提高甲壳素收率，为甲壳素的小型工厂化生产提供了设备支持。

【技术实现步骤摘要】
一种甲壳素集成生产系统及其处理方法
本专利技术属于生物质资源高值化利用
，涉及一种甲壳素集成生产系统及其处理方法，尤其是涉及一种高度集成的甲壳素小型工厂化生产装置及工艺。
技术介绍
甲壳素是一种可再生天然高分子生物多糖，广泛存在于虾壳、蟹壳、昆虫甲壳和植物的细胞壁中，在自然界中存在的数量仅次于纤维素。大量研究表明，甲壳素及其衍生物具有许多独特的优点，除了安全无毒、生物可降解性、良好的生物相容性和化学性质稳定性之外，还具有止血、镇痛、促进伤口愈合和抗菌等特殊性能。因此，近年来被广泛应用于食品工业、环境保护、医药、农业、轻纺和功能材料等方面。目前，利用虾头、虾壳和蟹壳生产甲壳素的生产工艺主要采用的是酸碱法。先用盐酸溶液除去虾蟹壳中的钙和磷等无机盐，用水冲洗至中性，然后用氢氧化钠溶液除去壳内剩余的蛋白质，再用水冲洗至中性，最后脱水干燥得到甲壳素产品。除此之外，还有乙二胺四乙酸二钠法、酶解法和发酵法。CN102964467A公开了一种采用酸碱法制备甲壳素的工艺，其以柠檬酸代替盐酸用于除去虾头虾壳中的无机盐，用氢氧化钠溶液除去虾头虾壳中的蛋白质，经脱色烘干处理得到甲壳素产品。该方法缩短了甲壳素的生产周期，提高了生产效率，但无法进行大规模工业化生产。CN103757079A公开了一种甲壳素的分离提取工艺方法，其以甲壳类动物废弃物为原料，原料经烘干和粉碎后投入酶切罐中加水并搅拌，然后投入混合酶进行酶解，之后过滤得到精滤液和净虾壳粉；将精滤液离心分离，下层剩余液体经脱色和二次精滤后，脱盐，再经真空浓缩、喷雾干燥得水解蛋白粉产品；将净壳粉加盐酸液浸泡脱钙后加氢氧化钠至中性后经过滤、清洗、烘干得甲壳素。该专利技术的方法操作较为复杂，产生的大量含氯废水也会造成环境污染。CN102086464A公开了一种甲壳素的制备方法，采用由乳酸、甲酸、丙酸、柠檬酸、苹果酸、葡萄糖酸和植酸组成的有机酸水溶液除去无机盐，然后加入含有酸性蛋白酶、木瓜蛋白酶和半纤维素酶的混合酶用于除去蛋白质，后经干燥得到甲壳素。该方法一次性去除钙盐、镁盐及蛋白质从而得到甲壳素，降低了生产成本，减少了工艺污水排放，但产生的副产物没有得到充分利用，原料的利用率不高。可见，目前甲壳素生产存在自动化程度低，需要花费大量的人力、物力来搬运物料，导致生产成本高，人员用量大，生产效率较低等问题。
技术实现思路
针对现有甲壳素生产中存在的问题，本专利技术提供了一种甲壳素集成生产系统及其处理方法。本专利技术通过将制备甲壳素过程中的脱钙过程、除蛋白过程、清洗和干燥过程集成于一个装置中，可有效地降低生产成本，提高生产效率，为甲壳素的小型工厂化生产提供了有力的设备支持。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种甲壳素集成生产系统，所述甲壳素集成生产系统包括进料系统、反应系统、通气系统和排废系统，其中，所述反应系统包括集成反应器，所述集成反应器主体包括筒体和釜盖，所述筒体和釜盖之间通过固定密封部件进行固定和密封；筒体内部由外向里依次设置滤筒和滤袋；所述釜盖上开设液体进料口和通气口，所述液体进料口与所述进料系统相连，所述通气口与所述通气系统相连；所述筒体侧壁上部设有进油口；所述筒体底部开设底部出口，所述底部出口分别与通气系统和排废系统相连；所述集成反应器主体内设搅拌装置。本专利技术中，所述滤筒置于筒体中，可以取出更换，灵活操作。所述滤袋置于滤筒中，也同样可以取出更换不同孔径的滤袋。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，所述固定密封部件包括法兰螺栓和密封圈。本专利技术中，所述固定密封部件的密封过程为：先将滤筒置于筒体中，再将装有原料的滤袋置于滤筒中，然后放上密封圈，盖上釜盖，用法兰螺栓进行密封。优选地，所述进料系统包括水储罐、酸溶液储罐和除蛋白溶液储罐。优选地，所述通气系统包括空气压缩机和热空气发生器。优选地，所述排废系统包括除蛋白液废液储罐、含钙滤液储罐和废水储罐。作为本专利技术优选的技术方案，所述液体进料口与所述进料系统之间设有动力输送装置，例如，可以为进料泵，泵的种类采用本领域常规输送泵即可，并无特殊限制。优选地，所述液体进料口通过液体进料组件与所述进料系统相连。优选地，所述液体进料组件包括进酸管、除蛋白溶液进料管和进水管。所述进料组件均可取下和更换。优选地，所述进酸管与所述进料系统中的酸溶液储罐相连。优选地，所述除蛋白溶液进料管与所述进料系统中的除蛋白溶液储罐相连。优选地，所述进水管与所述进料系统中的水储罐相连。作为本专利技术优选的技术方案，所述通气口通过通气组件与所述通气系统相连。优选地，所述通气组件包括压缩气管和废气管。所述通气组件均可取下和更换。优选地，所述压缩气管与所述通气系统中的空气压缩机相连。作为本专利技术优选的技术方案，所述底部出口通过排废组件分别与通气系统和排废系统相连。优选地，所述排废组件包括干燥气管、排水管、排酸管和排蛋白废液管；所述排废组件均可取下和更换。优选地，所述干燥气管与通气系统中的热空气发生器相连；此处，所述热空气发生器是指加热空气的装置。优选地，所述排水管与排废系统中的废水储罐相连。优选地，所述排酸管与排废系统中的含钙滤液储罐相连。优选地，所述排蛋白废液管与排废系统中的除蛋白液废液储罐相连。作为本专利技术优选的技术方案，所述搅拌装置包括搅拌杆与搅拌杆相接的叶片。优选地，所述搅拌装置外接动力装置。优选地，所述筒体外部包覆有夹套，所述夹套内设加热电极，所述加热电极外接导线。优选地，所述釜盖上设有压力表，用于观测筒体中的压力。优选地，所述筒体下部设有支撑组件。第二方面，本专利技术提供了上述甲壳素集成生产系统的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：(1)酸处理：通过进料系统向集成反应器中通入酸溶液与原料甲壳类壳，搅拌条件下进行反应，反应完的废酸液排出集成反应器；(2)清洗处理：通过进料系统向集成反应器中通入清洗液，对酸处理后的物料进行清洗，清洗后的废液排出集成反应器；(3)除蛋白处理：通过进料系统向集成反应器中通入除蛋白溶液，搅拌条件下进行除蛋白反应，反应完的除蛋白液废液排出集成反应器；(4)清洗处理：与步骤(2)所述清洗处理相同；(5)干燥处理：通过通气系统从集成反应器底部通入干燥气体，在搅拌条件下进行干燥，干燥后得到甲壳素产品。本专利技术中，所述酸处理在于除去原料甲壳类壳中的钙和磷等无机盐；所述除蛋白处理在于除去原料中的蛋白质；干燥处理在于对产品进行烘干。作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)中所述原料甲壳类壳包括虾壳、龙虾壳、蟹壳、牡蛎壳或蚕蛹壳中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：虾壳和龙虾壳的组合，蟹壳和牡蛎壳的组合，牡蛎壳和蚕蛹的组合，虾壳、龙虾壳和蟹壳的组合，蟹壳、牡蛎壳和蚕蛹壳的组合，虾壳、龙虾壳、蟹壳和牡蛎壳的组合，虾壳、龙虾壳、蟹壳、牡蛎壳和蚕蛹壳的组合等，但并不仅限于所列种类，其他同样含有甲壳素的壳体同样适用于本专利技术。优选地，步骤(1)所述酸溶液为无机酸和/或有机酸。优选地，所述无机酸为盐酸。优选地，所述有机酸为乳酸、甲酸、柠檬酸、葡萄糖酸或酒石酸中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：乳酸和甲酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲壳素集成生产系统，其特征在于，所述甲壳素集成生产系统包括进料系统、反应系统、通气系统和排废系统，其中，所述反应系统包括集成反应器，所述集成反应器主体包括筒体(1)和釜盖(2)，所述筒体(1)和釜盖(2)之间通过固定密封部件进行固定和密封；筒体(1)内部由外向里依次设置滤筒(3)和滤袋(4)；所述釜盖(2)上开设液体进料口(5)和通气口(6)，所述液体进料口(5)与所述进料系统相连，所述通气口(6)与所述通气系统相连；所述筒体(1)侧壁上部设有进油口(7)；所述筒体(1)底部开设底部出口(8)，所述底部出口(8)分别与通气系统和排废系统相连；所述集成反应器主体内设搅拌装置。

【技术特征摘要】
1.一种甲壳素集成生产系统，其特征在于，所述甲壳素集成生产系统包括进料系统、反应系统、通气系统和排废系统，其中，所述反应系统包括集成反应器，所述集成反应器主体包括筒体(1)和釜盖(2)，所述筒体(1)和釜盖(2)之间通过固定密封部件进行固定和密封；筒体(1)内部由外向里依次设置滤筒(3)和滤袋(4)；所述釜盖(2)上开设液体进料口(5)和通气口(6)，所述液体进料口(5)与所述进料系统相连，所述通气口(6)与所述通气系统相连；所述筒体(1)侧壁上部设有进油口(7)；所述筒体(1)底部开设底部出口(8)，所述底部出口(8)分别与通气系统和排废系统相连；所述集成反应器主体内设搅拌装置。2.根据权利要求1所述的甲壳素集成生产系统，其特征在于，所述固定密封部件包括法兰螺栓(9)和密封圈(10)；优选地，所述进料系统包括水储罐(11)、酸溶液储罐(12)和除蛋白溶液储罐(13)；优选地，所述通气系统包括空气压缩机(14)和热空气发生器(15)；优选地，所述排废系统包括除蛋白液废液储罐(16)、含钙滤液储罐(17)和废水储罐(18)。3.根据权利要求1或2所述的甲壳素集成生产系统，其特征在于，所述液体进料口(5)与所述进料系统之间设有动力输送装置；优选地，所述液体进料口(5)通过液体进料组件与所述进料系统相连；优选地，所述液体进料组件包括进酸管(19)、除蛋白溶液进料管(20)和进水管(21)；优选地，所述进酸管(19)与所述进料系统中的酸溶液储罐(12)相连；优选地，所述除蛋白溶液进料管(20)与所述进料系统中的除蛋白溶液储罐(13)相连；优选地，所述进水管(21)与所述进料系统中的水储罐(11)相连。4.根据权利要求1-3任一项所述的甲壳素集成生产系统，其特征在于，所述通气口(6)通过通气组件与所述通气系统相连；优选地，所述通气组件包括压缩气管(22)和废气管(23)；优选地，所述压缩气管(22)与所述通气系统中的空气压缩机(14)相连。5.根据权利要求1-4任一项所述的甲壳素集成生产系统，其特征在于，所述底部出口(8)通过排废组件分别与通气系统和排废系统相连；优选地，所述排废组件包括干燥气管(24)、排水管(25)、排酸管(26)和排蛋白废液管(27)；优选地，所述干燥气管(24)与通气系统中的热空气发生器(15)相连；优选地，所述排水管(25)与排废系统中的废水储罐(18)相连；优选地，所述排酸管(26)与排废系统中的含钙滤液储罐(17)相连；优选地，所述排蛋白废液管(27)与排废系统中的除蛋白液废液储罐(16)相连。6.根据权利要求1-5任一项所述的甲壳素集成生产系统，其特征在于，所述搅拌装置包括搅拌杆(28)与搅拌杆相接的叶片(29)；优选地，所述搅拌装置外接动力装置(30)；优选地，所述筒体(1)外部包覆有夹套(31)，所述夹套(31)内设加热电极(32)，所述加热电极(32)外接导线(33)；优选地，所述釜盖(2)上设有压力表(34)；优选地，所述筒体(1)下部设有支撑组件(35)。7.根据权利要求1-6任一项所述的甲壳素集成生产系统的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：(1)酸处理：通过进料系统向集成反应器中通入酸溶液与原料甲壳类壳，搅拌条件下进行反应，反应完的废酸液排出集成反应器；(2)清洗处理：通过进料系统向集成反...

【专利技术属性】
技术研发人员：石春艳，侯丹峰，吕兴梅，冯咪，张杰，张锁江，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11