Способ безотходной комплексной переработки хитинсодержащего сырья

 

Изобретение относится к способам комплексной обработки хитинсодержащего сырья с целью получения хитина/хитозана и ферментативных белковых гидролизатов, предназначенных для использования в качестве основы микробиологических питательных сред. Осуществляют ферментативный гидролиз белков хитинсодержащих отходов под действием протеолитического фермента, выделяемого гепатопанкреасом - сырцом краба или ферментного препарата, выделяемого из него. Полученный раствор гидролизата очищают соосаждением липидов и нерастворимых веществ хитозаном. Очищенный белковый гидролизат высушивают. При получении хитина первую депротеинизацию проводят при температуре не более 20^oС. Дезацетилирование хитина проводят 20-60%-ным раствором гидроксида натрия при соотношении раствор гидроксида натрия : влажный хитин (20-60):1 и температуре 95-120^oС при периодическом перемешивании, причем начало процесса дезацетилирования в течение 5 мин проводят в вакууме при давлении 0,5-1,0 кг/см². Предлагаемое изобретение позволяет утилизировать отходы промысла и переработки ракообразных - креветок и крабов, гепатопанкреаса краба, получая при этом хитин, хитозан и ферментативные белковые гидролизаты для микробиологических питательных сред. Изобретение позволяет уменьшить степень загрязнения сточных вод белковыми продуктами после получения хитина. 5 табл.

Изобретение относится к способам комплексной переработки отходов промысла ракообразных, в том числе некондиционной креветки, попадающихся в приловах непромысловых видов ракообразных, отходов переработки крабов, креветок и других ракообразных, с целью получения хитина, хитозана и ферментативных белковых гидролизатов, предназначенных для использования в качестве основы микробиологических питательных сред.

Известен способ получения ферментативных белковых гидролизатов для микробиологических сред из непищевых органов и тканей ластоногих, получаемых под действием на это сырье ферментсодержащих органов животных того же вида, например поджелудочной железы тюленей (Пат. 1402616 Россия, МКИ⁴ С 12 N 1/20. Способ получения основы питательных сред для культивирования микроорганизмов/ Е. С. Гиршович, Н.В.Козлова, Г.А.Герасимова и др. - 4196453/28; Заявл. 19.12.86; Опубл. 15.06.88, Бюл. 22). По этому изобретению в качестве белоксодержащего сырья используют непищевые органы и мышечные ткани ластоногих, преимущественно тюленей, имеющих утробный и вторичный волосяной покров. Это сырье измельчают вместе с костями, заливают водой (1:2), подогревают и устанавливают рН 8,0. Кости являются источником необходимых для роста микроорганизмов неорганических ионов, а также продуктов гидролиза коллагена. Использование сырья вместе с костями помимо повышения качества исключает трудоемкую стадию отделения мяса от костей и повышает выход целевого продукта за счет безотходного использования мяса. Затем добавляют источник ферментов, используя ферментсодержащие органы животных того же вида, например фарш поджелудочной железы белька. Используемые в способе такие ферментсодержащие органы ластоногих, как кишечник, желудок, поджелудочная железа, являются неутилизируемыми отходами зверобойного промысла. Гидролиз проводят при 50^oС в течение 24 часов. Полученный гидролизат отфильтровывают, подкисляют уксусной кислотой до рН 5,4, кипятят, фильтруют и сушат на распылительной сушилке.

Одним из близких к изобретению технических решений является способ получения ферментативных белковых гидролизатов из различного белкового сырья под действием протеолитического комплекса из гепатопанкреаса крабов (Пат. 2039460 Россия, МКИ⁶ А 23 J 3/00. Способ получения белкового гидролизата/ Артюков А. А., Козловская Э.П., Козловский А.С. и др. - 93031307/13; Заявл. 09.06.93; Опубл. 20.07.95, Бюл. 20). Ферментативный гидролиз сырья различного происхождения (растительное, белки молока, белки животного происхождения, соевый изолят, гороховая, пшеничная или кукурузная мука, казеин и сывороточные белки, мясные фарши, рыбные фарши, фарши морепродуктов, коллаген, желатин, альбумины и гемоглобины крови) проводят при нейтральных или слабощелочных условиях (рН 8) в присутствии протеолитического комплекса из гепатопанкреаса промысловых крабов. Гидролиз ведут в течение 5-8 часов при температуре 37^oС, затем проводят термоинактивацию ферментного препарата при 95-100^oС с последующим охлаждением.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ безотходной комплексной переработки хитинсодержащего сырья (Пат. 2123269 Россия, МКИ6 А 23 L 1/33, А 23 J 1/04, С 08 В 37/08. Способ безотходной комплексной переработки хитинсодержащего сырья/ Левоньков С.В., Купина Н.М., Блинов Ю. Г. - Заявл. 24.09.97 - 97 115965/13; Опубл. 20.12.98, Бюл. 35). Способ включает прессование сырья с отделением белковой фракции, комплекса хитино- и протеолитических ферментов и жира с получением белкового продукта и жома, промывку жома водой при соотношении жома и воды 1:2 и температуре не выше 25^oС, его депротеинирование, деминерализацию путем обработки соляной кислотой с последующим разделением на хитин и кислотный гидролизат, промывку хитина до нейтральной реакции водой, доочистку хитина от белков путем обработки раствором щелочи с последующим отделением щелочного гидролизата и промывку хитина водой до нейтральной реакции с последующей его сушкой и получением готового продукта, смешивание, объединение кислотных гидролизатов, полученных на стадии деминерализации, и щелочных гидролизатов, полученных на стадиях доочистки хитина, до обеспечения нейтрального значения рН с последующим отделением минерально-белкового осадка, отличающийся тем, что в качестве сырья используют нетермообработанные ПСО крабового производства, жидкую фракцию после прессования сырья подвергают автолизу в течение 2-6 ч при температуре не выше 12^oС, центрифугируют с получением белковой пасты, жира и раствора протеолитических ферментов, проводят доочистку жира и раствора протеолитических ферментов путем сепарирования и фильтрации через нутч-фильтр получением комплекса протеолитических ферментов и жира-полуфабриката, депротеинирование жома после промывки водой проводят в течение 1-24 ч полученным раствором комплекса протеолитических ферментов, имеющим рН 7,5-8,0 и содержащим 1-10% ферментного препарата к массе сырья с протеолитической активностью препарата 60-200 ПЕ/г, при температуре 4-60^oС и соотношении сырье : раствор 1:1-1:1,5 с отделением белкового гидролизата, оставшийся жом обрабатывают растительным маслом с получением масляного экстракта каротиноидных пигментов, а полученный жом деминерализуют 1-5% соляной кислотой при комнатной температуре при соотношении 1:12-1:16 в течение 0,5-20 ч с последующей промывкой его водой, проводят доочистку от белков с получением конечного продукта хитина. Доочистку хитина от белков проводят 2,5-4%-ной щелочью при температуре 55-65^oС в течение 2,0-2,5 ч при соотношении хитин : раствор, равном 1:10-1:5.

Известен также способ выделения хитина, включающий ферментативную депротеинизацию панцирей ракообразных (Рогожин С.В., Лозинский В.И., Фокина С. С., Орещенко Л.И., Гамзазаде А.И., Цыряпкин В.А.; ИНЭОС АН СССР. Способ выделения хитина гидробионтов: А.с. 1022463 СССР, МКИ С 08 В 37/08. Способ выделения хитина гидробионтов/Лозинский В.И., Фокина С.С., Орешенко Л.И., Гамзазаде А.И., Цыряпкин В.А. 3351422/23/05; Заявл. 19.10.81).

Способ выделения хитина гидробионтов, включающий ферментативную депротеинизацию (ДП) и кислотное декальцинирование (ДК) панцирей, отличающийся тем, что с целью упрощения и удешевления процесса, а также сокращения количества загрязняющих окружающую среду отходов, ДП и ДК проводят одновременно обработкой панцирей водным раствором кислых протеолитических ферментов микробиологического происхождения при рН 1,5-4,5 и 15-60^oС 1-48 ч при соотношении фермент: субстрат панцирей 1:1-1:1000. В качестве кислых протеолитических ферментов микробиологического происхождения используют кислые протеазы - комплексы протеолитических ферментов, выбранные из группы: Aspergillus niger, Aspergillus foetidus, Aspergillus awamore, Aspergillus oryzae.

Известен способ получения хитозана, в котором патентуется повторное использование щелочи для дезацетилирования хитина (Патент 2087483 Россия, МКИ6 С 08 В 37/08, В 01 J 20/3О. Способ получения хитозана/ Сова В.В., Фрайман Д. Б. , Банников В. В. , Львович Ф.И.- 93055356/25.-Заявл. 21.12.93; Опубл. 20.08.97, Бюл. 23).

Способ получения хитозана, включающий измельчение природного хитинсодержащего сырья, декальцинирование 1-5%-ным раствором соляной кислоты, депротеинизацию 1-5%-ным раствором гидроксида натрия, промывку и деацетилирование 46-47%-ным раствором гидроксида натрия при 80-85^oС и отделение хитозана от маточного раствора, отличающийся тем, что хитинсодержащее сырье измельчают, после чего перед промывкой проводят три цикла из чередующихся стадий депротеинизации и декальцинирование, при этом депротеинизацию ведут при 60-85^oС в течение 1-3 ч, декальцинирование при 35-55^oС в течение 0,5-2 ч, причем каждый последующий цикл из чередующихся стадий проводят при более высокой температуре, чем предыдущий. Маточный раствор со стадии деацетилирования концентрируют и подают на стадию деацетилирования.

Предлагаемое изобретение расширяет сырьевую базу для производства хитина, хитозана и ферментативных белковых гидролизатов для микробиологических сред за счет использования некондиционной продукции и отходов промысла и переработки ракообразных, а также применения сырого гепатопанкреаса камчатского краба или ферментного препарата, полученного из него, в качестве высокоактивного ферментного препарата широкого спектра протеолитической и коллагенолитической активности.

Перед получением из хитинсодержащего сырья хитина/хитозана предлагаемый способ предусматривает предварительное проведение ферментативного гидролиза белков отходов промысла креветок и крабов под действием гепатопанкреаса-сырца камчатского краба или протеолитического ферментного препарата, выделяемого из него, при соотношении ферментный препарат/гепатопанкреас-сырец : белоксодержащее сырье отходов промысла ракообразных, как 1-10/10-200 г : 1 кг.

Полученный гидролизат очищают центрифугированием и обезжиривают с использованием коагулянта - хитозана, осадок снова отделяют центрифугированием. Полученный прозрачный раствор гидролизата упаривают под вакуумом и сушат.

Хитинсодержащий осадок (панцирь) промывают водой, сушат или используют влажным для получения хитина и хитозана. Хитин получают последовательной обработкой панциря растворами щелочи (депротеинизация), кислоты (деминерализация). Первую депротеинизацию проводят при температуре ниже 20^oС. Хитозан получают обработкой хитина 20-60%-ным раствором гидроксида натрия при повышенной температуре в пределах 95-120^oС и соотношении раствор гидроксида натрия : влажный хитин/хитозан (20-60):1 при периодическом перемешивании. При этом начало процесса дезацетилирования в течение 5 минут проводят при вакуумметрическом давлении 0,5-1,0 кг/см². Обработка может повторяться 2-3 раза для получения высокой степени дезацетилирования.

Сырьем для получения гидролизата служат отходы промысла креветок (некондиционные креветки, "лом"), отходы переработки камчатского краба и другие ракообразные и хитинсодержащие отходы их переработки. Получение гидролизата является частью комплексной безотходной переработки отходов промысла и переработки ракообразных. Использование некондиционных креветок для получения хитина невыгодно, так как выход готового продукта составляет около 1,5%, что в 3-4 раза меньше выхода хитина из панциря, полученного после механической переработки креветки путем аэро- или гидрошелушения. Использование отходов промысла для кормовых целей также неэффективно, так как получение хитина экономически более целесообразно.

В связи с этим мы и предлагаем, предварительно осуществлять ферментативный гидролиз всех белков отделенного панциря для получения белкового гидролизата, имеющего более высокую потребительскую стоимость. После получения и отделения жидкого гидролизата образуется плотный остаток - хитинсодержащий панцирь, который является сырьем для получения хитина. Предлагаемое изобретение расширяет сырьевую базу для производства хитина, хитозана и ферментативных белковых гидролизатов для микробиологических сред за счет использования некондиционной продукции и отходов промысла и переработки ракообразных, а также применения сырого гепатопанкреаса камчатского краба или ферментного препарата, полученного из него, в качестве высокоактивного ферментного препарата широкого спектра протеолитической и коллагенолитической активности.

Использование протеолитического комплекса, полученного из гепатопанкреаса промысловых камчатских крабов, позволяет получать продукты, отличные от продуктов, полученных с применением других ферментных препаратов. Это связано с тем, что протеазы, содержащиеся в крабовом комплексе, обладают уникальной субстратной специфичностью, отличающей их от других используемых протеолитических ферментов.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет решить следующие задачи: - утилизировать непищевое, ранее неутилизируемое белоксодержащее сырье - отходы ракообразных: белки креветок и крабов, гепатопанкреас краба; - получить ферментативный белковый гидролизат для микробиологических питательных сред; - упростить процесс получения хитина и снизить степень загрязнения сточных вод белковыми продуктами за счет предварительного проведения ферментативного гидролиза сырья с получением белкового гидролизата (предварительная очистка панциря ракообразных от значительной части белков); - получение хитина и хитозана высокого качества.

Способ по данному изобретению осуществляют следующим образом.

Сырье размораживают, измельчают на гомогенизаторе, волчке или ином устройстве до однородной массы с размером частиц панциря от 1 до 10 мм. Измельченное сырье загружают в аппарат с перемешивающим устройством и рубашкой для обогрева, заливают воду при соотношении масс сырья и воды, равном 1: 1. Загружают ферментный препарат в количестве от 1 до 10 г на 1 кг сырья или гепатопанкреас-сырец в зависимости от активности - от 10 до 200 г на 1 кг сырья. Полученную смесь перемешивают, нагревают до (50±5)^oС. Гидролиз ведут при указанной температуре в течение 3-10 ч при перемешивании. После окончания гидролиза смесь нагревают до 95-100^oС в течение 10-60 мин, затем охлаждают до комнатной температуры и отделяют осадок центрифугированием.

Полученный раствор гидролизата с рН около 8,5 подкисляют при перемешивании до рН не более 6,5 раствором соляной кислоты с концентрацией хлористого водорода от 5 до 25%.

Хитинсодержащий осадок промывают водой 2-3 раза, сушат или сразу используют для получения хитина. Сухой осадок содержит остаточных белков 25-40%, золы 35-50%, хитина до 40%, липидов менее 0,5%. Этот состав выгодно отличает хитинсодержащие отходы после ферментативного гидролиза от хитинсодержащих отходов образующихся после механического шелушения креветки, в первую очередь, более высокой массовой долей хитина. Кроме того, после ферментного гидролиза в панцире значительно снижается содержание жира (табл. 1).

В раствор гидролизата добавляют коагулянт - раствор хитозана в 0,05-0,2 н. растворе, выдерживают при перемешивании от 10 до 60 мин, затем смесь нейтрализуют до значения рН от 7,5 до 9,0 и выдерживают при перемешивании до формирования осадка в течение 10-60 мин. Полученную суспензию центрифугируют или фильтруют. После отделения осадка рН раствора гидролизата регулируют добавлением раствора соляной кислоты до значения 7,2±0,3.

Прозрачный раствор гидролизата упаривают под вакуумом до массовой доли сухих веществ от 30 до 65%. Упаренный раствор сушат в сушилке любой конструкции до остаточной массовой доли воды не более 4%. При использовании распылительной сушилки или сушилки с инертным носителем в псевдосжиженном слое раствор гидролизата допускается сушить без предварительного упаривания.

Полученный сухой гидролизат растворим в воде до концентрации 3-5%. Массовая доля жира от 0,3 до 0,8%. Выход от 10 до 15%.

Для получения хитина/хитозана влажный панцирь загружают в реактор и заливают раствор гидроксида натрия с концентрацией от 1 до 4%. Первую депротеинизацию проводят при температуре ниже 20^oС в течение 0,5-2 ч при постоянном или периодическом перемешивании. После первой депротеинизации суспензию направляют на отделение осадка центрифугированием (предпочтительно осадительным) или фильтрованием. Жидкую часть направляют на осаждение белков, депротеинизированный панцирь промывают водой до нейтрального значения рН промывных вод и направляют на деминерализацию.

Деминерализацию проводят 3,6%-ным раствором соляной кислоты при температуре 15-25^oС в течение 0,5-2 ч при постоянном или периодическом перемешивании. После деминерализации суспензию направляют на отделение осадка центрифугированием или фильтрованием. Жидкую часть направляют на осаждение минеральных солей, деминерализованный панцирь промывают водой до нейтрального значения рН промывных вод и направляют на вторую депротеинизацию.

Вторую депротеинизацию проводят 4%-ным раствором гидроксида натрия при температуре 90-98^oС в течение 0,5-2 ч при постоянном или периодическом перемешивании. После второй депротеинизации суспензию направляют на отделение осадка центрифугированием или фильтрованием. Жидкую часть направляют на нейтрализацию и слив, хитин промывают водой до нейтрального значения рН промывных вод и направляют на сушку или получение хитозана.

Из щелочного раствора после первой депротеинизации проводят осаждение растворенных белковых веществ нейтрализацией соляной кислотой до рН раствора не более 5,5. Осадок отделяют центрифугированием или фильтрованием, сушат и используют в качестве добавки в комбикорма. Раствор сливают.

Из кислотного раствора после деминерализации проводят осаждение минеральных солей кальция нейтрализацией насыщенным раствором карбоната кальция до рН не менее 9. Осадок отделяют центрифугированием или фильтрованием, сушат и используют для кормовых или технических целей. Раствор сливают.

Качественные показатели хитина отражены в табл.2 примеров осуществления способа.

Хитин используется для получения хитозана или глюкозамина гидрохлорида.

Хитозан получают из сушеного и влажного хитина.

Дезацетилирование сушеного хитина проводят 20-60%-ным раствором гидроксида натрия при температуре 95-120^oС в течение 30-90 мин при постоянном или периодическом перемешивании. Для улучшения гидродинамических условий проведения реакции дезацетилирования и условий регенерации раствора едкого натра соотношение масс раствора едкого натра и хитина (при повторных обработках - хитозана) было увеличено и составляет от 20:1 до 60:1. После окончания процесса раствор отделяют фильтрованием или центрифугированием и после добавления необходимого количества щелочи и воды повторно используют для дезацетилирования хитина или хитозана. Хитозан промывают водой при температуре 85-98^oС до нейтрального значения рН промывных вод, сушат или используют влажным для более глубокого дезацетилирования. Второе и третье дезацетилирование проводят аналогично первому. Получают хитозан со степенью дезацетилирования от 65 до 99% в зависимости от кратности обработок раствором гидроксида натрия и продолжительности каждой из обработок.

С целью исключения операций сушки промежуточных продуктов (хитина и хитозана) проводится дезацетилирование влажного хитина/хитозана. В этом случае предварительно приготавливают при нагревании до 80-90^oС раствор щелочи с концентрацией 20-60%, учитывая массовую долю воды во влажном хитине/хитозане. В табл.2 приведены параметры растворов щелочи, необходимых для дезацетилирования 100 кг влажного хитина с массовой долей воды 75%.

Как видно из табл.2, при соотношениях 10:1 и 15:1, которые обычно применяют для дезацетилирования, при использовании влажного хитина потребуется приготовление раствора NaOH с концентрацией выше 60%, что может вызвать трудности даже при кратковременном хранении такого раствора из-за быстрой кристаллизации щелочи. При концентрации выше 70% потребуется температура выше 100^oС. Добавление влажного хитина в раствор щелочи с такой температурой вызовет вскипание реакционной смеси за счет добавляемой воды.

Таким образом, мы пришли к заключению, что при дезацетилировании влажного хитина следует увеличивать соотношение раствора щелочи и хитина более 20: 1. Это имеет ряд положительных сторон. При больших соотношениях происходит более равномерное перемешивание реакционной смеси, что приводит к получению более однородного продукта. При регенерации раствора щелочи растворение дополнительного количества NaOH происходит проще, так как изменение концентрации раствора составляет от 2,5 до 5,5%, и раствор не требует интенсивного подогрева для непродолжительного хранения.

С целью интенсификации процессов депротеинизации и деминерализации панциря, дезацетилирования хитина/хитозана предлагается после загрузки всех реагентов и сырья проводить кратковременное вакуумирование реакционной смеси. При вакуумировании происходит вскипание воды в порах влажных продуктов (панциря, промежуточных продуктов, влажного хитина/хитозана), в результате которого после восстановления атмосферного давления поры легко заполняются раствором реагентов. Наиболее эффективно кратковременное вакуумирование при дезацетилировании влажного хитина/хитозана. Равномерное быстрое впитывание 20-60%-ного раствора NaOH обеспечивает получение более однородного продукта, что сказывается, в первую очередь, на массовой доле нерастворимых в кислоте веществ (см. табл.5 для примера 4).

Предлагаемый способ комплексной переработки отходов промысла и переработки ракообразных имеет следующие преимущества: - осуществление комплексного использования сырья, при котором не требуется предварительного сепарирования его на компоненты, в частности отделения панциря, а используются практически все отходы; - использование гепатопанкреаса-сырца краба или, при производственной необходимости, ферментного препарата, полученного из него, позволяет проводить высокоэффективный ферментативный гидролиз белков. При этом получены высокие массовые доли целевого продукта, а именно свободных аминокислот и низших пептидов в белковых гидролизатах. Высокое содержание свободных аминокислот в гидролизате, в значительной степени характеризующее глубину ферментативного гидролиза, достигается благодаря тому, что использовался комплексный препарат протеиназ из гепатопанкреаса камчатского краба, который имеет высокое сродство к тканям ракообразных, входящих в пищевой рацион краба; - упрощение процесса очистки раствора гидролизата от балластных нерастворимых белков и липидов за счет использования эффективного коагулянта органических веществ - хитозана; - предварительная ферментативная обработка позволяет получить панцирь ракообразных (сырье для дальнейшей переработки и получения хитозана) с меньшим содержанием белков и липидов по сравнению с панцирем после механического шелушения; - осуществляется осаждение белка и минеральных веществ с высокими выходами по отдельности из щелочных и кислотных растворов после получении хитина;
- происходит оптимизация процесса дезацетилирования хитина/хитозана за счет увеличение соотношения масс 20-60%-ного раствора едкого натра и влажного хитина/хитозана, что позволяет улучшить гидродинамические условия проведения реакции дезацетилирования и условия регенерации раствора едкого натра при дезацетилировании;
- получение однородного по качеству продукта за счет кратковременного вакуумирования реакционной смеси в начале дезацетилирования, что обеспечивает максимально быстрое смачивание влажного хитина/хитозана раствором щелочи.

Пример 1.

Получение хитина и ферментативного белкового гидролизата из отходов промысла креветок с использованием ферментного препарата из гепатопанкреаса.

2,5 кг варено-мороженых отходов промысла креветок разморозили на воздухе при комнатной температуре, измельчили на гомогенизаторе до однородной массы с размером частиц панциря не более 3 мм. Измельченное сырье загрузили в колбу вместимостью 10 л с перемешивающим устройством. Залили 2,5 кг воды. Загрузили 18 г сухого ферментного препарата, полученного из гепатопанкреаса камчатского краба. Смесь перемешали, нагрели на водяной бане до (50±5)^oС. Гидролиз проводили при температуре (50±5)^oС в течение 6 ч. После окончания гидролиза температуру в водяной бане довели до 97-98^oС и прогрели реакционную смесь в колбе течение 45 мин. Затем смесь охладили до комнатной температуры. Осадок отделили центрифугированием при 8000 об/мин в течение 30 мин.

Получили 3,69 кг раствора гидролизата с рН 8,5. Полученный раствор нейтрализовали 18%-ной соляной кислотой до рН 6,5. В раствор при перемешивании добавили 350 г 1%-ного раствора хитозана в 0,1 н. растворе соляной кислоты, смесь выдержали при периодическом перемешивании 20 мин, затем нейтрализовали до значения рН 8,25 добавлением 20%-ного раствора гидроксидом натрия и выдержали при периодическом перемешивании в течение 30 мин. Суспензию центрифугировали при 8000 об/мин в течение 30 мин.

Полученный прозрачный раствор гидролизата упарили под вакуумом на ротационном испарителе ИР-10М до массовой доли сухих веществ 47%. Упаренный раствор высушили в вакуумном сушильном шкафу при температуре не более 80^oС. Сухой гидролизат измельчили.

Получили 251 г сухого гидролизата, полностью растворимого в воде до концентрации 5%. Выход 10%. Химический состав и аминокислотный состав гидролизата приведены в табл.3 и 4.

Получили 625 г панциря креветки с массовой долей воды 80% (выход 125 г или 5% в пересчете на а.с.в.). Химический состав высушенной пробы панциря креветки приведен в табл.3.

В колбу вместимостью 3 л загрузили 1,5 л 4%-ного раствора гидроксида натрия с температурой 20^oС и 600 г влажного панциря креветки. Смесь перемешали в течение 1 ч и осадок отделили центрифугированием при 8000 об/мин в течение 30 мин. Затем осадок депротеинизированного панциря промыли на фильтре водой с температурой 80-90^oС до рН фильтрата не более 8,0.

В колбу вместимостью 3 л загрузили 1,5 л 3,6%-ного раствора соляной кислоты с температурой 20^oС и депротеинизированный панцирь креветки. Смесь перемешали в течение 30 мин и деминерализованный панцирь отделили фильтрованием и промыли на фильтре водой с температурой 15^oС до рН фильтрата не менее 5,0.

Для полного удаления белков и обесцвечивания хитина провели вторую депротеинизацию осадка 4%-ным раствором гидроксида натрия при температуре 85-95^oС в течение 1 ч. Хитин промыли горячей водой до нейтральной реакции и высушили в сушильном шкафу при температуре 60^oС.

Получили 34 г сухого хитина. Выход 1,36%.

Химический состав высушенного хитина приведен в табл.3.

Пример 2.

Получение хитина и ферментативного белкового гидролизата из отходов промысла креветок с использованием гепатопанкреаса-сырца камчатского краба.

2,5 кг сыромороженых отходов промысла креветок разморозили на воздухе при комнатной температуре, измельчили на гомогенизаторе до однородной массы с размером частиц панциря не более 3 мм. Измельченное сырье загрузили в колбу вместимостью 10 л с перемешивающим устройством. Залили 2,3 кг воды. Загрузили 200 г измельченного гепатопанкреаса-сырца камчатского краба. Далее гидролиз, отделение и очистку гидролизата проводили по примеру 1.

Получили 420 г сухого гидролизата, полностью растворимого в воде до концентрации 5%. Выход 16,8%. Химический состав и аминокислотный состав гидролизата приведены в табл.3 и 4.

Получили 667 г панциря креветки с массовой долей воды 82% (Выход 120 г или 4,8% в пересчете на а.с.в.). Химический состав высушенной пробы панциря креветки приведен в табл.3.

Получение хитина провели аналогично примеру 1.

Получили 33 г сухого хитина. Выход 1,32%.

Химический состав высушенного хитина приведен в табл.3.

Пример 3.

Получение хитина и ферментативного белкового гидролизата из отходов переработки камчатского краба с использованием гепатопанкреаса-сырца.

Ферментативную обработку проводили аналогично примеру 2 с использованием 2.5 кг сыромороженых отходов переработки камчатского краба (карапаксов) и 200 г гепатопанкреаса краба.

Получили 180 г сухого гидролизата, полностью растворимого в воде до концентрации 5%. Выход 7,2%. Химический состав и аминокислотный состав гидролизата приведены в табл.3 и 4.

Получили 1745 г панциря краба с массовой долей воды 65% (Выход 610 г или 24,4% в пересчете на а.с.в.). Химический состав высушенной пробы панциря креветки приведен в табл.3.

Получение хитина аналогично примеру 1.

Получили 135 г сухого хитина. Выход 5,4%.

Химический состав высушенного хитина приведен в табл.3.

Пример 4.

Получение хитозана из влажного хитина с кратковременным вакуумированием реакционной смеси.

В две колбы вместимостью 3 л загрузили по 640 г воды и при перемешивании по 800 г гидроксида натрия в каждую. Получили по 1440 г 55,6%-ного раствора. В горячий раствор загрузили по 200 г хитина из краба с массовой долей воды 80% (из примера 3). Колбы закрыли и во второй создали вакуумметрическое давление 0,9 кг/см². После закипания смеси через 5 мин в колбе восстановили атмосферное давление и продолжили дезацетилирование при перемешивании и температуре 105^oС в течение 30 мин. В первой колбе дезацетилирование проводили в тех же условиях, но при атмосферном давлении.

После окончания дезацетилирования раствор щелочи отделили фильтрованием. Осадки хитозанов промыли водой с температурой 80-90^oС до рН фильтрата не более 8,0. Промытые осадки высушили в сушильном шкафу при температуре не выше 60^oС.

Получили 27 г хитозана. Выход хитозана от сухого хитина составил 67,5%.

Химический состав и свойства хитозана приведен в табл.5.

Как видно, наибольший эффект вакуумирования наблюдается при сравнении показателя нерастворимых веществ, что объясняется ускорением процесса диффузии раствора щелочи к внутренним зонам частиц частиц хитина.

Предлагаемое изобретение позволяет по единой экономически эффективной технологии утилизировать ранее неиспользуемое в переработке хитин- и белоксодержащее сырье - отходы промысла и переработки ракообразных: креветок и крабов, гепатопанкреаса краба, получая при этом хитин/хитозан и ферментативные белковые гидролизаты для микробиологических питательных сред. Немаловажно и то, что предлагаемый способ позволяет уменьшить степень загрязнения сточных вод белковыми продуктами после получения хитина.

Формула изобретения

Способ безотходной комплексной переработки хитинсодержащего сырья, включающий получение белкового гидролизата из исходного сырья ферментативным гидролизом и хитина из хитинсодержащего осадка с проведением первой депротеинизации, деминерализации, второй депротеинизации и сушкой готового продукта, отличающийся тем, что при получении белкового гидролизата ферментативный гидролиз белков панцирей ракообразных проводят под действием гепатопанкреаса - сырца камчатского краба или комплексного ферментного препарата, полученного из него, при соотношении 1-10/10-200 г : 1 кг сырья, осадок отделяют, белковый гидролизат очищают соосаждением липидов и нерастворимых веществ хитозаном, очищенный белковый гидролизат высушивают, при получении хитина первую депротеинизацию проводят при температуре не более 20^oС в течение 0,5-2,0 ч при перемешивании, вторую - при 90-98^oС в течение 0,5-2,0 ч при перемешивании, осадок отделяют, хитин промывают и высушивают или направляют на получение хитозана, осуществляя дезацетилирование влажного хитина 20-60%-ным раствором гидроксида натрия при соотношении раствор гидроксида натрия: влажный хитин (20-60):1 и 95-120^oС при периодическом перемешивании в течение 30-90 мин, причем 5 мин от начала проводят в вакууме при давлении 0,5-1,0 кг/см², по окончании процесса дезацетилирования раствор щелочи отделяют, осадок хитозана промывают и высушивают.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3