Аппаратно-технологическая схема производства глюкозамина из хитина

     Удельная  производительность фильтра  

                                          (11) 

     Фильтрование  под действием центробежной силы проводят в фильтрующих центрифугах. Фильтрующая центрифуга в отличии от отстойной имеет перфорированный барабан, обтянутый внутри фильтровальной тканью. Суспензия под действием центробежной силы отбрасывается на фильтровальную ткань. Дисперсионная жидкая фаза фильтруется через ткань, фильтрат выводится из центрифуги, а взвешенные частицы задерживаются на фильтровальной ткани, образуя осадок.

     Процесс фильтрования можно разделить на три периода:  образование осадка, его уплотнение и отжим.

     При центробежной фильтрации на массу элементарного  кольца суспензии действует центробежная сила 

     

 

где dm – масса элементарного кольца, кг; w – угловая скорость, с^-1; r – расстояние кольца от оси вращения, м.

     Отношение центробежной силы к силе тяжести, как  было указанно выше, является фактором разделения, характеризующим эффективность разделения суспензии в центрифуге. Фактор разделения растет пропорционально квадрату угловой скорости вращения барабана центрифуги и ументшению его диаметра.

     Производительность  фильтрующих центрифуг рассчитывают на основании теории фильтрования. Движущая сила процесса, действующая на элементарный объем суспензии 

                                                                     (12) 

где L – высота барабана центрифуги,м; ϱ_с – плотность суспензии, кг/м³. 

     Скорость  центробежного фильтрования 

                                            (13) 

где R_фп – сопротивление фильтрующей перегородки; r_o -  удельное сопротивление слоя осадка; x_o – толщина слоя осадка, которая для непрерывнодействующих центрифуг не изменяется во времени; R,R_o – соответственно внешний и внутренний радиусы барабана центрифуги. [3]

 

3 Ассортимент вырабатываемой  продукции,  требования  к ее качеству

    Внешний вид глюкозамина представляет собой  кристаллическое вещество белого цвета.

    Глюкозамин  обладает характерными свойствами аминов. Он является сильным основание и образует устойчивые соли. В виде оснований глюкозамин не устойчив, поэтому в практике обычно используют его хлоргидраты. Глюкозамин проявляет также свойства аминосахаридов, характерных для гидроксильной и альдегидной группы. Он способен образовывать оксиметилфурфурол – вещество, являющееся промежуточным соединением реакции покоречнивения пищевых продкутов.

    Чистые  препараты гексозаминов и биополимеры, в состав которых они входят, обладают биологической активностью и  могут использоваться в медицине с целью диагностирования болезней и контроля за процессами лечения.

    В качестве сырья могут быть использованы панцирьсодержащие отходы, образующиеся при переработки криля, а так  же панцири различных ракообразных и гладиус кальмара. [18]

    D-глюкозамин  является уникальным сырьем для  производства целой гаммы оздоровительных  продуктов – начиная от биологически  активных добавок и заканчивая  продуктами функционального (оздоровительного) питания. В марте 2006 года биофлокулянты на основе модифицированного хитозана были опробованы в промышленном масштабе на Нижегородском молококомбинате №1 на подсырной сыворотке. Обработанные результаты показали высокую экономическую эффективность применения хитозановых технологий в молочной промышленности. Организуемое производство биофлокулянтов позволит внедрить высокоэффективные экологически чистые методы осветления молочной сыворотки, что решит многие экологические проблемы молочной продукции и даст жизнь целой серии новых молочно-кислых продуктов с хитозаном и олигосахаридами хитозана, обладающих высокими оздоровительными свойствами. ЗАО «БиоТехнологии» совместно с «Нижегородским научно-исследовательским институтом детской гастроэнторологии» приступили к разработке рецептур серии продуктов функционального питания, обладающих направленным оздоровительным действием и не вызывающих, а в ряде случаев – предотвращающих пищевую аллергию. По последним опубликованным исследованиям – до 50 % населения развитых стран страдают пищевой аллергией на те или иные продукты, в том числе глютенсодержащие. Создаваемое производство D-глюкозамина будет служить базой для производства целой серии конечной продукции (БАД, продукты функционального питания, напитки и проч.) обладающих ярко-выраженными хондроитиновыми свойствами.

    Так, напимер, биологическая добавка глюкозамина с хондротином избавляет от проблем с костями и суставами. Важно, что глюкозамин не обладает аллергенными свойствами.

     Как БАД хитозан относят к парафармацевтикам - препаратам, выделенным из пищевого сырья, он обладает в большей степени лечебными свойствами, чем профилактическими. БАД с хитозаном служат средством борьбы с ожирением, для связывания и выделения из организма холестерина, нежелательных компонентов обмена веществ, токсинов, улучшения иммунных показателей. Хитозан служит системой переноса лекарств через мембраны, обеспечивая их околоклеточный и трансклеточный транспорт.

    БАД такие как «сустав-актив» и «глюкозамин - плас» - следует применять при воспалительных и обменных заболеваниях костно-сустав-ной системы (тендовагинит, миозиты, артрозы, артриты, остеохондроз); при заболеваниях сосудов, в том числе тромбофлебитах;  при патологии со стороны клапанов сердца; в случаях необходимости купирования воспалительных процессов в тканях, снижения болевого синдрома; как ежедневную поддержку костно-суставной системы спортсменов и других лиц, имеющих повышенную нагрузку на опорно-двигательный аппарат; в качестве профилактического средства для укрепления и поддержания в целости сухожилий, глаз, ногтей, спинно-мозговой жидкости, костей, связок и сердечных клапанов; для повышения эластичности кожи и улучшения её внешнего вида. Глюкозамин в высоких дозах ингибирует образование свободных радикалов и уменьшает количество опасных для организма ферментов, выделяющихся при воспалительных процессах.

    «Сустав-Актив» - лечебно – профилактический продукт на основе глюкозамина и пектина для спортсменов и людей, испытывающих повышенные нагрузки на суставы, мышцы (опорно-двигательный аппарат).

    Глюкозамин  является полисахаридом, следовательно не разрушается при высоких температурах, отсюда целесообразно его добавление в пищевые продукты. Глюкозамин используется для обогащения твороженных изделий, сыров. Способен выводить из организма радионуклейды, в связи с этим выпускаются обогащенные хлебобулочные изделия [21] . 
 

 

4 Основные процессы, протекающие при  производстве и  хранении

    Очистка хитина от красящих веществ. Цель операции - извлечение требуемого компонента из смеси с помощью растворителя.

    Размолотые  сухие панцирные оболочки вареных  раков или крабов, по возможности очищенные от остатков мяса, кипятят 2 часа в колбе с водой; водный раствор сливают, а остаток обрабатывают при комнатной температуре 5-процентной соляной кислотой. Затем кислоту отсасывают, панцыри промывают несколько раз водой, возвращают в колбу, прибавляют туда 5-процентиый раствор едкого натра и снова кипятят 2 часа. Окрашенный в темный цвет щелочной раствор, в который переходят белковые вещества панцырей, фильтруют или, лучше, центрифугируют, остаток промывают водой и еще 2 раза попеременно обрабатывают кислотой и щелочью. Полученный таким образом хитин представляет собой легкую массу, слабо окрашенную в розоватый цвет красящими веществами панцырных оболочек; содержание золы в хитине — менее 1%. Для удаления красящих веществ хитин экстрагируют эфиром в аппарате Сокслета или отбеливают разбавленным раствором марганцовокислого калия, а потом промывают раствором бисульфита натрия. Выход 50-60 г.

    Очищенный препарат — совершенно белая масса, нерастворимая в органических растворителях, воде и щелочах. Хитин растворяется в концентрированных минеральных кислотах, образуя вязкий прозрачный сироп.

      Гидролиз. Цель операции – проведение реакции ионного обмена между различными веществами и водой. Гидролиз органических соединений — расщепление органического соединения водой с образованием двух или более веществ. Обычно гидролиз осуществляется в присутствии кислот (кислотный гидролиз) или щелочей (щелочной гидролиз). Гидролитическому расщеплению чаще всего подвергаются связи атома углерода с другими атомами (галогенами, кислородом, азотом и др.).

      Гидролиз  хитина проводят в аппаратах с  непрерывным перемешиванием.

    Фильтрование. Цель – разделение суспензий, пылей и туманов через пористую, так называемую фильтровальную перегородку, способную пропускать жидкость или газ, но задерживать взвешенные в них частиц. Фильтрование осуществляется под действием разности давлений перед фильтрующей перегородкой и после нее или в поле центробежных сил.

    Интенсивность фильтрования зависит от качества суспензий, полученных на Предыдущих стадиях технологического процесса: дисперсной системы с пониженным сопротивлением осадка, без смолистых, слизистых и коллоидных веществ.

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

    Упаривание. Цель – концентрирование жидких растворов путем частичного удаления растворителя испарением при нагревании жидкости. В ряде случаев упаренный раствор подвергают последующей кристаллизации.

    Концентрированные растворы и твердые вещества, получаемые в результате упаривания, легче и дешевле перерабатывать, хранить и транспортировать.

    Использование вакуума при упаривании дает большие  преимущества. В вакууме упаривание протекает при относительно низкой температуре и поэтому является более экономичным; скорость упаривания выше, а загрязнение вещества пылью или влагой из воздуха полностью исключается.

     Кристаллизация. Цель – получение вещества в чистом виде.

     Кристаллизацией называют процесс выделения твердой фазы в виде кристаллов из растворов и расплавов. Кристаллы представляют собой твердые тела различной геометрической формы, ограниченные плоскими гранями. Кристаллы, содержащие молекулы воды, называют кристаллогидратами.

  Кристаллизаторы периодического действия. Процесс кристаллизации в них ведется равномерно с охлаждением раствора.

     Осаждение. Цель – выделение в виде твердого осадка из газа (пара), раствора или расплава одного или нескольких компонентов под действием гравитационных сил, сил инерции (центробежной силы) или сил электрического поля. Для этого создают условия, когда система из исходного устойчивого состояния переходит в неустойчивое и в ней происходит образование твердой фазы.

     Если  осадок мелкодисперсный, для облегчения его отделения от маточного р-ра применяют центрифугирование

     Сушка. Цель – удаления влаги из твердых влажных, пастообразных или жидких материалов (суспензий) путем ее испарения и отвода образовавшихся паров.

     В производстве многих пищевых продуктов сушка, как правило, является обязательной операцией и представляет собой достаточно энергоемкую технологическую стадию процесса.