Аппаратно-технологическая схема производства глюкозамина из хитина

"justify">     Сушке подвергают пищевые материалы, находящиеся  в различном агрегатном состоянии, а именно: гранулированные, формованные и зернистые материалы; пастообразные материалы; растворы и суспензии. Сушка - один из способов консервирования, поэтому высушенные препараты имеют ряд преимуществ в хранении и не требуют особых условий. Глюкозамин в высушенном виде представляет собой гранулированный порошок. Достаточно хранить его в сухом, прохладном, затемненном месте [11]. 
 

 

 5 Технологическая  схема производства  глюкозамина 

    Производство  глюкозамина можно разделить  на два этапа – получение хитина и его гидролиз.

    Гидролитическое расщепление хитина до глюкозамина проводят концентрированной соляной кислотой  при соотношении воздушно - сухого хитина и кислоты 1:5 при температуре 100 ºС в течении 2,5 часов при непрерывном перемешивании. Полученный гидролизат, имеющий черный цвет, очищают активированным углем – 10% от массы хитина. При очистке к раствору добавляют воду в объеме, равном объему кислоты, и в течении одного часа перемешивают при 60ºС.

    После обесцвечивания раствор фильтрую через  стеклянную вату или воронку Бюнхера. Затем фильтрат концентрируют упариванием  под вакуумом при температуре 50 ºС до минимального объема. Выпавшие кристаллы соляно – кислого глюкозамина промывают 95%-ым спиртом и при соотношении 1:1,5 сушат на воздухе. Выход глюкозамина составляет 60-70 % массы хитина, взятого при обработке. Для получения чистого препарата, его подвергают перекристаллизации. Идентификацию полученного вещества проводят по температуре плавления (210 ºС)[7].

    

    Схема 1 – Технологическая схема получения глюкозамина [9]. 

 

6 Характеристика оборудования  линии

    Очистка хитина от красящих веществ.

    Для очистки хитина от красящих веществ  в агрегатной линии используют аппарат  Сокслета. Принцип работы аппарата Сокслета очень прост. Пары растворителя поступают через боковую трубку в экстрактор, затем в холодильник, конденсируются и образующаяся при этом жидкость омывает образцы, расположенные в экстракторе. Когда жидкость в экстракторе достигнет колена отводной трубки (сифона), она стечет в колбу. Во время наполнения экстрактора жидкостью происходит частичное растворение вещества, и оно вместе с растворителем поступает в колбу. Что позволяет, применяя ограниченное количество растворителя, извлечь неограниченное количество экстрагируемого вещества, так как вещество все время обрабатывается

чистым  растворителем.

      Технические характеристики 

    

    Рисунок 1 - Аппарат Сокслета  

    Если  извлекаемое вещество окрашено, то и раствор в экстракторе может  быть окрашен. В этом случае экстрагирование  продолжают до того момента, когда жидкость, остающаяся в экстракторе, станет бесцветной.

    Если  же вещество бесцветное, то продолжительность  экстракции определяется путем анализа пробы. Для этого через холодильник опускают в экстрактор тонкую длинную стеклянную палочку, отбирают две-три капли экстракта, переносят его на стекло и выпаривают. Если на стекле не будет налета, экстрагирование заканчивают. При разборке аппарата, прежде всего, прекращают обогрев, дают прибору остыть, затем закрывают воду и осторожно снимают холодильник. После того, как жидкость стечет из эксикатора в колбу, его отсоединяют.

    Проэкстрагированные образцы извлекают из экстрактора и помещают в сушильный шкаф, где их высушивают в течение 12 часов, при температурах 102-1050С. После сушки и охлаждения образцы готовы к дальнейшим исследованиям.

    Система экстракции В-811 Buchi.

    Универсальная система экстракции В-811 Buchi предназначена для определения общего жира гравиметрическим методом в пищевых продуктах, кормах и сырье. Она также может быть использована для пробоподготовки методом жидкостной экстракции при анализе продуктов питания и кормов на присутствие различных примесей (например, ПАУ и полихлорированных бифенилов).

    Система В-811 снабжена микропроцессорным управлением, что позволяет осуществлять программное  управление всеми тремя стадиями процесса (собственно экстракция, промывка и сушка) и обеспечивает высокую  воспроизводимость результатов. В памяти прибора можно сохранить до 50-ти программ. Изменять режим экстракции (4 режима) можно с клавиатуры. Система предусматривает: экстракцию в инертной атмосфере, включая и сушку в мягких условиях, использование растворителей с Ткип до 150°С, два электронагревателя в каждом экстракторе и независимую работу каждого экстрактора.

    Дифференциально-контактные экстракторы.

      Обеспечивают непрерывный контакт между фазами и плавное непрерывное изменение концентраций в фазах. За счет продольного перемешивания фаз в таких аппаратах может иметь место значительное снижение средней движущей силы по сравнению с аппаратами идеального вытеснения.

    Для диспергирования жидкой фазы требуются  затраты энергии. В зависимости  от вида затрачиваемой энергии экстракторы могут быть без подвода внешней энергии и с подводом ее. Внешняя энергия во взаимодействующие фазы может вводиться перемешивающими устройствами, вибраторами и пульсаторами, например в вибропульсационных экстракторах, в виде центробежной силы в центробежных экстракторах, кинетической энергии струи в инжекторных и эжекторных экстракторах.

    Смесительно-отстойные  экстракторы .

    Состоят из нескольких ступеней, каждая из которых включает смеситель и разделитель. В смесителе за счет подвода внешней энергии происходит диспергирование одной из жидких фаз с образованием дисперсионной фазы, которая распределяется в другой — сплошной фазе. Дисперсной фазой может быть как легкая, так и тяжелая фаза.

    В разделителе, который представляет собой отстойник, а в современных  установках — сепаратор, происходит разделение эмульсии на рафинат и экстракт.

    Посредством соединения нескольких смесительно-отстойных  секций образуются различные по схемам экстракционные установки [11] . 
 
 

     Гидролиз.

      Гидролиз  хитина проводят в аппаратах с  непрерывным перемешиванием.

    Механическое  перемешивание используют для интенсификации гидромеханических процессов (диспергирования), тепло- и массообменных, биохимических процессов в системах жидкость — жидкость, газ — жидкость и газ — жидкость — твердое тело. Осуществляют его с помощью различных перемешивающих устройств — мешалок. Мешалка представляет собой комбинацию лопастей, насаженных на вращающийся вал.

    Все перемешивающие устройства, применяемые  в пищевых производствах, можно разделить на две группы: в первую группу входят лопастные, турбинные и пропеллерные, во вторую — специальные — винтовые, шнековые, ленточные, рамные, ножевые и другие, служащие для перемешивания пластичных и сыпучих масс.

    По  частоте вращения рабочего органа перемешивающие устройства делятся на тихо- и быстроходные.

    Лопастные, ленточные, якорные и шнековые мешалки относятся к тихоходным: частота их вращения составляет 30...90 мин^-1, окружная скорость на конце лопасти для вязких жидкостей— 2...3 м/с.

    Якорные мешалки имеют форму днища аппарата. Их применяют при перемешивании вязких сред. Эти мешалки при перемешивании очищают стенки и дно смесителя от налипающих загрязнений.

 

     

Рисунок 3 - Охлаждаемый сальник:

/ — вал мешалки; 2 — корпус сальника;

3 — рубашка; 4 -нажимной фланец; 5 — набивка;

б — смазочное кольцо; 7—упорное кольцо

       

    

Рисунок 2 - Смеситель с мешалкой:

1 — привод; 2 — стойка привода; 3 -уплотнение; 4 — вал;

5 — корпус; 6 — рубашка; 7—отражательная перегородка;8 — мешалка; 9 — труба

    [5]

    Якорная мешалка отличается исключительно низким числом оборотов. Ее окружная скорость не превышает 0,5 – 1,5 м/с, а число оборотов 1/3 – 1 об/с. Диаметр мешалок приближается к диаметру сосуда, и зазор между лопастью и стенкой сосуда обычно в пределах е = 0,005 – 0,1D. В случае применения этой мешалки можно избежать местного перегрева жидкости (при нагреве с помощью рубашки) или осадка на дне сосуда.

    Основные  элементы типового смесителя с перемешивающим устройством — корпус с крышкой, привод и мешалки (рис. 2).

    Наиболее  широко применяют выносной электрический привод с вертикальным валом. Бывают также приводы с горизонтальным и боковым расположением вала. Возможно верхнее и нижнее расположение вертикального привода по отношению к смесителю.

    Вал перемешивающего устройства соединяется  с валом редуктора чаще всего продольно-разъемной или зубчатой муфтой. В первом случае опорой вала является подшипник редуктора.

    При работе мешалки возникают крутящие колебания вследствие динамических нагрузок на консольный конец вала. Для устранения колебаний и повышения надежности в реакторах обычно устанавливают концевой или промежуточный подшипник.

    Для уплотнения вращающихся валов с  целью создания герметичности применяют сальники с мягкими и твердыми набивками. На рис. 3 показан охлаждаемый сальник, в котором сальниковое устройство одновременно является подшипником скольжения для вала мешалки. В середине сальниковой набивки имеется смазочное кольцо, обеспечивающее подвод смазки по всему периметру вала. Отвод теплоты осуществляется охлаждающей жидкостью, подаваемой в рубашку.

    Шнековые  мешалки называются также винтовыми, работают по тому же принципу, что и пропеллерные, но при меньших числах оборота; они пригодны для перемешивания вязких сред. Шнековые мешалки снабжаются также диффузором, что обеспечивает осевую циркуляцию жидкости в аппарате. Для жидкости с особо высокими плоскостями и при больших объемах применяются ленточные мешалки.

    К быстроходным относятся пропеллерные и турбинные мешалки: частота их вращения составляет от 100 до 3000 мин^-1 при окружной скорости 3...20 м/с.

    Пропеллерные  мешалки  изготовляют с двумя или тремя пропеллерами. Они обладают насосным эффектом и используются для создания интенсивной циркуляции жидкости. Применяются для перемешивания жидкостей вязкостью до 2 Па. Пропеллерные мешалки наиболее эффективны в тех случаях, когда необходимо создать значительную циркуляцию жидкости в аппарате при минимальном расходе энергии.

    Пропеллерные  мешалки создают осевую циркуляцию жидкости за счет насосного эффекта, они легко поднимают твердые  частицы со дна сосуда. Иногда пропеллерные мешалки снабжаются диффузором.

    Пропеллерные  мешалки применяются для создания эмульсий, для процессов растворения  и процессов, протекающих с химическими  реакциями, для гомогенизации маловязких жидкостей.

    Фильтрование.

    При разделении неоднородных систем фильтрованием возникает необходимость выбора конструкции фильтра или фильтрующей центрифуги, фильтровальной перегородки, режима фильтрования.