СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХИТОЗАНА
METHOD OF PRODUCING CHITOSAN

Изобретение относится к области полимераналогичных превращений природных высокомолекулярных соединений, в частности к получению хитозана из хитина, и может найти применение в медицине, химической, текстильной, бумажной и пищевой промышленности.
Известен способ получения хитозана, по которому хитин кутикулярных оболочек насекомых измельчают до частиц 0,2-0,3 мм, обрабатывают 40%-ным раствором едкой щелочи при 100-110°C, жидкостном модуле 1:20, 3-3,5 часа, при одновременном воздействии ультразвуком с частотой 15-35 кГц (Патент №2067588, Россия, МКИ C08B 37/08. Приоритет от 17.09.1991 г.)
Основными недостатком этого способа является проведение процесса при повышенной температуре, использование дополнительного оборудования для получения ультразвука, повышенная длительность процесса.
Известен способ получения хитозана посредством добавление хитина в 50%-ный щелочной раствор, приготовленный путем растворения сухой щелочи в дистиллированной воде и охлажденный до комнатной температуры 18-22°C. Хитин вносят в данный раствор небольшими порциями в соотношении хитин : раствор щелочи 1:10-1:15 до образования однородной суспензии, последнюю выдерживают при комнатной температуре при периодическом перемешивании в течение 5-20 сут (Патент №2116733, Россия, МПК A23L 1/33. Приоритет от 07.10.1996).
Основными недостатками этого способа является использование щелочи высокой концентрации (50%), что приводит к значительному расходу щелочи и деструкции целевого продукта, увеличенному содержанию щелочи в сточных водах, повышенной длительности процесса.
Наиболее близким к предлагаемому является способ, по которому предусматривается измельчение хитина до частиц размером 0.05-0.2 мм, деацетилирование 50%-ным раствором гидроксида натрия в течение 30-40 минут при температуре 96-98°C, отделение целевого продукта от щелочного раствора фильтрацией, промывку его водой и сушку (Патент №2358553, Россия, МПК A23L /33. Приоритет от 22.08.2007).
Основными недостатками этого способа является использование щелочи высокой концентрации (50%), что приводит к значительному расходу щелочи и деструкции целевого продукта, высокой степени измельчения вещества, низкой степени деацетилирования.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка более технологического процесса получения хитозана из хитина, уменьшение степень измельчения исходного сырья, сохранение структуры готового продукта близкой к природной, увеличение степени деацетилирования (88-92%).
Техническим результатом является увеличение степени измельчения исходного сырья, сохранение природной структуры готового продукта, увеличение степени деацетилирования.
Поставленный технический результат достигается в результате проведения процесса деацетилирования предварительно измельченного до размеров 1-2×2-3 мм хитина в двугорлом реакторе, снабженном термометром, обратным холодильником и подключенном к вакуумному водоструйному насосу, в 40%-ном растворе NaOH при соотношении к хитину (1-3):(20-60) при 100°C, давлении 300 мм рт.ст. в течение 1-2 ч.
Сущность предлагаемого способа поясняется следующим примером.
Пример. В двугорлый реактор, снабженный термометром и подключенный к вакуумному водоструйному насосу, засыпают предварительно измельченный до размеров 1-2×2-3 мм хитин, после чего заливают 40%-ный раствор NaOH при соотношении к хитину 1:20. Процесс деацетилирования (Рис.1) проводят при 100°C в течение 1-2 ч.
Проведение процесса в условиях вакуума водоструйного насоса способствует значительному снижению концентрации кислорода в реакционной зоне, наличие которого, как известно, увеличивает степень деструкции хитина.
По истечении указанного времени готовый продукт многократно промывается дистиллированной водой на воронке Бюхнера до нейтрального значения pH с последующим отжимом.
Промытый и отфильтрованный хитозан представляет собой сильно гидратированный, набухший продукт с содержанием воды более 70%. Для предотвращения ороговения хитозан сушится в термошкафу при 35-40°C до воздушно-сухого состояния.
Степень деацетилирования, установленная потенциометрическим титрованием раствора в 0.1 н. соляной кислоте, составляет 93% (у прототипа 88-92%) (табл.2). Состав полученного хитозана из панциря определяли методом элементного анализа. В результате проведения анализа содержание азота составило 8,6%, водорода - 6,46%, углерода - 43,8%, кислорода - 40,9%.
Для оценки уровня качества полученного хитозана были использованы показатели, заложенные в технические условия на пищевой хитозан ТУ 9289-067-00472124-03 (см. табл.1).
Органолептические показатели:
Внешний вид: чешуйки размером 1-3 мм.
Цвет: белый с кремовым оттенком.
Вкус: свойственный данному продукту, без постороннего привкуса. Запах: свойственный данному продукту, без постороннего запаха.
Источники информации
1. Патент №2067588, Россия, МКИ C08B 37/08. Приоритет от 17.09.1991 г.
2. Патент №2116733, Россия, МПК A23L 1/33. Приоритет от 07.10.1996 г.
3. Патент №2358553, Россия, МПК A23L 1/33. Приоритет от 22.08.2007 г.
Таблица 1
Физико-химические свойства хитозана
Наименование показателя
Ед. изм.
Норма по ТУ
Результаты испытаний
Массовая доля влаги
%
Не более 10,0
9,4
pH 1% раствора хитозана в 2% уксусной кислоте
Ед. pH
Не более 7,5
3,85
Таблица 2
Условия протекания процесса и степень деацетилирования готового продукта.
Прототип
Предлагаемый способ
Степень измельчения хитина
0.05-0.2 мм
1-2×2-3 мм
Температура
96-98°C
100°C
Давление
760 мм рт.ст.
300 мм рт.ст.
Продолжительность
30-40 минут
1-2 ч
Массовая доля раствора NaOH
50%
40%
Степень деацетилирования
88-92%
93%