Разработка технологии получения хитозана с использованием физико-химических закономерностей щелочного гидролиза хитинсодержащего сырья

• Автор: Рипачева, Елена Николаевна
• Шифр специальности: 05.18.04, 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Мурманск
• Количество страниц: 242 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Современные технологии переработки хитинсодержащего

1.1.1. Получение хитина

1.1.2. Получение хитозана

1.2. Структура и свойства хитина, хитозана и их производных

1.3. Химический гидролиз хитина и хитозана

1.3.1. Щелочной гидролиз хитина и хитозана

1.3.2. Кислотный гидролиз хитина и хитозана

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Характеристика объектов исследования
2.1.1. Хитинсодержащее сырье
2.1.2. Хитин
2.1.3. Хитозаи
2.1.4 Мономеры хитина и хитозана ЫацетилОглюкозамип и
О глюкозамин
2.2. Методы исследования
2.2.1. Анализ химической чистоты хитинсодержащего сырья и
продуктов его переработки
2.2.2. Синтез ацетилированных производных хитина, хитозана и
Эглюкозамина
2.2.3. Синтез карбоксиметильных производных хитина
2.2.4. Определение молекулярной массы полисахаридов
2.2.4.1. Определение молекулярной массы хитозана вискозиметри
ческим методом
2.2.4.2. Определение молекулярной массы и молекулярно
массового распределения методом эксклюзионной ВЭЖХ карбоксиметильных производных хитина и хитозана Методика количественного определения восстанавливающих сахаров
Методика количественного определения МацетилЭглюкозамина
Определение степени деацетилирования хитозана Определение степени деацетилирования хитозана методом потенциометрического титрования
Определение степени деацетилирования хитина и хитозана методом инфракрасной спектроскопии Определение степени кристалличности Результаты и их обсуждение Щелочной гидролиз мономеров хитина и хитозана КацетилОглюкозамина и О глюкозамина Щелочное деацетилироваиие хитина и хитозана Совершенствование методики определения степени деацетилирования методом инфракрасной спектроскопии Зависимость изменения степени деацетилирования от степени кристалличности хитина
Деполимеризация хитина и хитозана при щелочном деацетил ировании
Совершенствование методики определения молекулярной массы
Влияние кислорода на скорость щелочной деполимеризации
Влияние природы щелочей и неорганических солей Влияние природы растворителей на кинетику деполимеризации хитина и хитозана
3.3.5. Механизм деполимеризации
Глава 4. Разработка технологии получения высокомолекулярного
хитозана с высокой степенью деацетилирования
4.1. Обоснование рациональных режимов технологических
процессов
4.2. Технология получения хитозана и его характеристики
4.3. Расчет экономической эффективности технологии получе
ния высокомолекулярного хитозана с высокой степенью деацетилирования
Выводы
Литература


Таким образом, длительная обработка не приводит к резкому повышению ЭЭ, в то время как деструкция происходит на всем протяжении процесса. Структура хитина представляет собой кристаллическую решетку, в связи с чем степени растворимости и набухания хитина в различных средах довольно низки. Степень измельчения хитина перед деацетилированием важна для получения однородного продукта. При использовании слишком крупных частиц хитина процесс деацетилирования проходит не в полной мере, поверхностные слои таких частиц деацетилированы в большей степени, чем внутренние. При растворении в уксусной кислоте эти поверхностные слои образуют раствор, а внутренние слои частиц не полностью деацетилированные, только набухают. Такой неоднородный по хитозан может иметь ограниченное применение. В случае достаточно тонкого измельчения хитина все слои частиц деацетилируются в одинаковой степени, что приводит к получению более однородного продукта. Важную роль в снижении степени деструкции хитина шрает среда, в которой проводят реакцию деацетилирования, т. Разработан ряд способов удаления кислорода из сферы реакции. Самый простой из них плотная укладка и подпрессовка смоченного щелочью хитина с последующим вытеснением из тары остатков воздуха азотом и ее герметизацией . Применяется также барботирование реакционной смеси азотом, пропускание азота над поверхностью суспензии и др. Во всех случаях при деацетилировании хитина в инертной среде отмечается повышение молекулярной массы и вязкости хитозанов без снижения ЭО в противовес данным, полученным при дсацетилировании хитина на воздухе. Важным фактором при дсацетилировании хитозана является перемешивание реакционной массы. Известны способы получения хитозана и в реакторах с перемешиванием и в емкостях из различных материалов включая полимерные без перемешивания 9. В случае применения перемешивания необходимо учитывать консистенцию реакционной массы, которая определяется соотношением жидкой и твердой фаз. Оптимальным можно считать массовое соотношение хитинраствор щелочи 1 в зависимости от качества хитина, взятого для обработки. Такая суспензия хорошо перемешивается в реакторе и не требует лишнего объема щелочи. Хитин по своему строению и химическому составу близок к целлюлозе, что предопределяет и близость их свойств. Известно свойство целлюлозы набухать в разбавленных растворах щелочей. Сходные свойства обнаружены и у хитина. Так, при кратном проведении замораживанияразмораживания хитина, суспендированного в растворах щелочи ной концентрации происходит сильное набухание хитина и его растворение. Такое набухание и растворение хитина в растворах щелочей при пониженных температурах обусловлено разрыхлением его структуры, что создает лучшие условия для модификации и получения однородного по качеству полисахарида. Разработан способ получения щелочного раствора хитина за один цикл замораживанияразмораживания и проведения затем реакции деацетилирования в гомогенной среде . Все известные промышленные способы деацетилирования хитина преимущественно связаны с применением высоких температур и концентрированных растворов щелочей. Однако предложен способ получения хитозана методом холодного деацетилирования хитина 6. Реакция проходит при комнатной температуре не ниже С с использованием емкостей из нержавеющей стали или полимерных материалов. Концентрация применяемого раствора гидроксида натрия снижена до при массовом соотношении хитшг. Такие мягкие условия реакции обеспечивают получение хитозана с высокой вязкостью и ОП. Сушка, измельчение и хранение хитозана. После деацетилирования и отмывки до нейтрального значения хитозан представляет собой сильно гидратированный, набухший продукт с содержанием воды более . Для предотвращения ороговения хитозан сушат при С. При сушке в условиях более высоких температур хитозан уплотняется, темнеет и теряет растворимость, что снижает возможность его использования. Наилучшим образом показывает себя сушка хитозана в псевдокипящем слое при С. Низкомолекулярный водорастворимый хитозан и олигосахариды сушат на распылительных и лиофильных сушилках. Воздушносухой хитозан содержит 8 воды.