甲壳废物处理方法技术

提供了一种用于回收水生有壳动物的甲壳所包括的成分的甲壳废物处理方法，所述方法包括：将所述甲壳废物与变性剂或水在预设温度下混合预设时长，以形成第一混合物；过滤所述第一混合物，以获得滤出物和残留物，其中，从所述滤出物中回收第一成分；将由所述过滤得到的残留物与二氧化碳接触，以形成包括第二成分的悬浮液；以及在所述接触后，收集作为剩余残留物的第三成分，其中，所述第一成分为一种或多种蛋白质，所述第二成分为钙盐，所述第三成分为甲壳素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】甲壳废物处理方法
本专利技术涉及甲壳废物处理方法。该方法尤其能够实现甲壳所包含成分的回收。
技术介绍
在全球水产产量以极快速度增长的同时，其也产生大量的相应废物，尤其包括甲壳动物在内的水生有壳动物的甲壳。虽然甲壳动物在渔业产量中的占比仅约9％，但是由于此类物种具有肉含量低甲壳产量高的特点，因此使得甲壳废物占据极大的比重。目前，甲壳废物的处理采用填埋法，但是该方法因细菌污染和分解过程会产生的强烈气味而可能导致严重的环境问题和人类健康风险。水生有壳动物的甲壳含有蛋白质、甲壳素、矿物质(如碳酸钙)、色素(如虾青素和类胡萝卜素)以及脂质等有用化学物质。在从甲壳废物中提取甲壳素的现有方法中，为了将蛋白质和碳酸钙(CaCO3)与甲壳素剥离，需要使用大量的盐酸等腐蚀性酸以及氢氧化钠等腐蚀性碱。此类试剂不但会引起环境问题，而且需要昂贵的耐腐蚀设备、特殊操作以及废水处理，从而增大甲壳素的提取成本。其他目前已提出的方法包括采用离子液体的溶剂萃取法或生物发酵法。然而，溶剂离子液体具有价格昂贵，(在空气中)对水敏感且因粘度较高而难以处理的问题。生物发酵法虽然对环境无害且可扩大规模，但是其因反应时间较长而缺乏效率，而且甲壳素产物的纯度相对较低。因此，需要一种用于回收甲壳所包含的主要成分的改进型甲壳废物处理方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，以及/或者提供一种用于回收水生有壳动物甲壳所包含的成分的改进型甲壳废物处理方法。所述水生有壳动物甲壳所包含的主要成分例如包括蛋白质、钙盐和/或甲壳素。总体而言，本专利技术涉及一种从甲壳中回收蛋白质、钙盐以及甲壳素等主要成分的简单环保的甲壳废物处理方法。该方法的优点在于，采用非腐蚀性的低成本试剂，并且能够实现回收甲壳素的高纯度。根据第一方面，本专利技术提供一种用于回收水生有壳动物的甲壳所包括的成分的甲壳废物处理方法，所述方法包括：-将所述甲壳废物与变性剂或水在预设温度下混合预设时长，以形成第一混合物；-过滤所述第一混合物，以获得滤出物和残留物，其中，从所述滤出物中回收第一成分；-将由所述过滤得到的残留物与二氧化碳接触，以形成包括第二成分的悬浮液；以及-在所述接触后，收集作为剩余残留物的第三成分，其中，所述第一成分为一种或多种蛋白质，所述第二成分为钙盐，所述第三成分为甲壳素。所述甲壳废物可包括任何水生有壳动物的甲壳。该甲壳可例如来自，但不限于，螃蟹，蛤，牡蛎，虾，龙虾，蚌，鲍鱼，扇贝，小龙虾，帽贝，螺或其组合。根据一个具体方面，所述甲壳废物可包括已被压碎的甲壳。所述混合可以为与变性剂或水混合。根据一个具体方面，所述甲壳废物的混合可以为与变性剂的混合。该变性剂可以为任何合适的变性剂。该变性剂可例如选自尿素、盐酸胍及其组合。所述甲壳废物与变性剂的混合可在预设温度下进行预设时长。该预设温度可以为适于本专利技术目的的任何温度。该预设温度可例如为0～50℃。当所述甲壳废物的混合为与变性剂的混合时，所述预设时长可以为任何合适的时长。该预设时长可例如为1～24小时。所述混合中使用的变性剂可具有合适的浓度。该变性剂的浓度可例如为1～8mol/L。根据一个具体方面，所述甲壳废物的混合可以为与水的混合。所述甲壳废物与水的混合可在预设温度下进行预设时长。所述预设温度可以为适于本专利技术目的的任何温度。该预设温度可尤其≥140℃。当所述甲壳废物的混合为与水的混合时，所述预设时长可以为任何合适的时长。该预设时长可例如≤4小时。所述接触可在合适的条件下进行。根据一个具体方面，所述接触可在腔室内的水中进行。所述接触所使用的二氧化碳可具有合适的压力。该二氧化碳可尤其具有1～100巴的压力。根据一个具体方面，所述接触可导致碳酸的形成。所述接触过程中形成的悬浮液可尤其源于碳酸与包含在所述残留物中的所述甲壳废物所含的钙盐之间的反应。所述方法可进一步包括：从所述悬浮液中回收所述第二成分。附图说明为了使本专利技术能被完全理解且易于付诸实践，以下将参考说明性附图，仅对例示实施方式进行非限制性举例描述。附图中：图1为采用传统甲壳素提取方法(现有技术)的甲壳素生产工艺流程图；图2为根据本专利技术的一种实施方式的以尿素为变性剂的甲壳素生产工艺流程图；图3为根据本专利技术的一种实施方式的甲壳素生产工艺流程图；图4(a)为与不同浓度尿素溶液混合时的脱蛋白作用动力学曲线图，其中，0.4mg虾壳与0～8mol/L的40mL尿素溶液室温混合5分钟，15分钟，30分钟，60分钟，120分钟，240分钟，360分钟和720分钟；图4(b)为三次混合的脱蛋白效果图，其中，0.4mg虾壳与40mL纯水或8mol/L尿素溶液在室温下混合，每次混合6小时；图5为不同浓度尿素溶液内的脱蛋白作用图；图6为不同固体/溶剂比的8mol/L尿素溶液内的脱蛋白作用图；图7为采用不同搅拌速度时的脱蛋白作用图；图8为不同温度下的脱蛋白作用图；图9(a)为水的脱蛋白作用图，其中，0.2mg虾壳与3mL水在室温，140℃，160℃，180℃，200℃，220℃下混合15或30分钟；图9(b)为水在室温，140℃，180℃，220℃下的脱蛋白作用所得的蛋白质分离物的GPC曲线图；图10为高压CO2的脱矿质作用动力学曲线图，其中，0.1mg虾壳与10mL水在10巴或20巴高压CO2存在的条件下室温混合5分钟，15分钟，30分钟，60分钟和120分钟；图11为水热法对脱矿质后虾壳的脱蛋白作用图；图12(a)为经不同方法从虾壳得到的分离产物的FTIR谱图；图12(b)为虾壳和经不同方法提取的甲壳素的XRD谱图，其中，传统甲壳素：经传统方法提取的甲壳素，尿素-CO2-甲壳素：经8mol/L的40mL尿素溶液进行三次室温脱蛋白处理并经10巴高压CO2在室温下进行1小时的脱矿质处理提取的甲壳素；水热-CO2-甲壳素：220℃下以水提取30分钟后获得的甲壳素；图13为不同分离阶段下的虾壳的FESEM图像。图13(a)为虾壳的叠层结构；图13(b)，图13(c)和图13(d)分别为纯水室温脱蛋白处理，尿素法脱蛋白处理及水热法脱蛋白处理后的虾壳的FESEM图像；图13(e)和图13(f)分别为经尿素-CO2法和水热-CO2法提取的甲壳素的FESEM图像。具体实施方式如上所述，需要一种用于回收水生有壳动物的甲壳所包括的成分的改进型甲壳废物处理方法。水生有壳动物的甲壳一般由约30％甲壳素，30％蛋白质以及40％CaCO3组成。现有甲壳素提取方法包括：分别通过盐酸和氢氧化钠实现脱矿质作用和脱蛋白作用的传统工业法；通过将甲壳溶于离子液体中后加水沉淀而从甲壳中提取甲壳素的溶剂萃取法；以及将甲壳进行微生物发酵的生物处理法，在该方法中，分别以该微生物释出的乳酸和蛋白酶逐渐溶解矿物质和蛋白质。传统工业法的问题在于，其将产生强酸和强碱废物，进而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于回收水生有壳动物的甲壳所包括的成分的甲壳废物处理方法，其特征在于，所述方法包括：/n-将所述甲壳废物与变性剂或水在预设温度下混合预设时长，以形成第一混合物；/n-过滤所述第一混合物，以获得滤出物和残留物，其中，从所述滤出物中回收第一成分；/n-将由所述过滤得到的残留物与二氧化碳接触，以形成包括第二成分的悬浮液；以及/n-在所述接触后，收集作为剩余残留物的第三成分，/n其中，所述第一成分为一种或多种蛋白质，所述第二成分为钙盐，所述第三成分为甲壳素。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170530 SG 10201704416V1.一种用于回收水生有壳动物的甲壳所包括的成分的甲壳废物处理方法，其特征在于，所述方法包括：
-将所述甲壳废物与变性剂或水在预设温度下混合预设时长，以形成第一混合物；
-过滤所述第一混合物，以获得滤出物和残留物，其中，从所述滤出物中回收第一成分；
-将由所述过滤得到的残留物与二氧化碳接触，以形成包括第二成分的悬浮液；以及
-在所述接触后，收集作为剩余残留物的第三成分，
其中，所述第一成分为一种或多种蛋白质，所述第二成分为钙盐，所述第三成分为甲壳素。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合包括：将所述甲壳废物与变性剂在0～50℃的预设温度下混合。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述变性剂选自尿素、盐酸胍及其组合。


4.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述变性剂的浓度为1～8mol/L。


5.根据前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述预设时长为1～24小时。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合包...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜宁，杨慧颖，陈熙，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG