Аппаратно-технологическая схема производства глюкозамина из хитина

  Распылительные  сушилки предназначены для сушки растворов, суспензий и пастообразных материалов. Сушкой распылением получают сухое молоко, молочно-овощные концентраты, пищевые и кормовые дрожжи, яичный порошок и другие продукты.

  Распылительные  сушилки представляют собой в  большинстве случаев коническо-цилиндрическии аппарат, в котором происходит диспергирование материала при помощи специальных диспергаторов в поток теплоносителя. В качестве диспергаторов применяют центробежные распылители, пневматические и механические форсунки.

  При непосредственном контакте теплоносителя  — воздуха с распыленным материалом почти мгновенно протекает тепломассооб-менный процесс. Продолжительность пребывания материала в сушилке не превышает 50 с.

  Преимущество  распылительных сушилок — возможность  использования теплоносителей с высокой температурой даже для сушки термолабильных материалов.

  Сушильная установка с разбрызгивающим  диском, предназначенная для сушки пастообразных продуктов, например отфильтрованных осадков, показана на рис. 8. Влажный материал загружается в коническую часть сушилки шнековым дозатором. Материал перемешивается в конической части сушилки рамной мешалкой и попадает на разбрызгивающий диск, который отбрасывает материал к стенкам сушилки. Горячий газ подается в нижнюю часть конуса под разбрызгивающий диск и через кольцевую щель, образуемую диском и корпусом, поступает в сушилку, формируя псевдо-ожиженный слой в конической части сушилки. По мере высыхания частицы материала выносятся из сушилки и улавливаются в циклоне. 

Рисунок  8 -  Схема сушилки для сушки пастообразных материалов: / — перемешивающее устройство; 2 — распределительный диск; 3 — калорифер, 4 — электродвигатель; 5 — загрузочный бункер; 6 — сушилка; 7 — вентилятор; 8 — циклон; 9 — шлюзовой дозатор

    Такие сушилки используют в агрегатах  с распылительной сушилкой или самостоятельно. Разработаны схемы с замкнутым контуром для сушки материалов, окисляющихся кислородом воздуха, а также для сушки взрывоопасных материалов.

    Выброс  жидкости из диска, в котором она  приобретает вращательное движение, происходит через каналы, образованные лопатками, либо через форсунки и сопла. С увеличением числа каналов возрастает производительность сушилки. Диски различаются диаметром и шириной канала. Использование сопловых дисков может приводить к наростам влажного материала на стенках сушилки.

    Расстояние  полета частицы зависит от диаметра капель, их скорости на выходе из диска, физических свойств раствора и теплоносителя, от расхода теплоносителя и раствора, схемы взаимодействия потоков.

    Центробежное  распыление суспензий имеет ряд  преимуществ, а именно: позволяет распылять суспензии с широким распределением частиц по размерам, при этом качество распыления не зависит от расхода суспензии.

    Существенные  особенности конструкции распылительных сушилок — число и способ установки распылителей, места ввода и вывода теплоносителя. Сушилки с центробежными распылителями работают в большинстве случаев по прямоточной схеме. Процесс характеризуется интенсивными радиальными потоками газа и материала от диска к стенкам камеры. Если диск расположен недалеко от потолка, то может иметь место отложение продукта на стенке потолка. Для предотвращения образования наростов в зону между потолком и факелом подводится теплоноситель [6].  
 

7 Современные подходы  к совершенствованию  способов переработки

     В современных условиях новым перспективным  направлением в рыбной отрасли является разработка и внедрение мало- и безотходных технологий, предусматривающих рациональную разделку объектов водного промысла и использование не только съедобных, но и несъедобных частей их тела в качестве вторичных сырьевых ресурсов. Такой подход особенно важен при переработке промысловых ракообразных, в процессе разделки которых количество отходов в виде остатков панциря составляет до 80%.

     На  сегодняшний день Астраханская область  одна из немногих, в которой существующие запасы позволяют вести промышленный лов раков. Наряду с этим развиваются такие направления аквакультуры, как искусственное разведение речных раков и гигантских пресноводных креветок. Однако существующие технологии переработки этих ракообразных предусматривают производство продукции в неразделанном виде: вареномороженой из раков и сыромороженой из креветок. Маркетинговые исследования показали, что спросом пользуются лишь крупные раки и креветки, а средние и мелкие экземпляры реализуются по сниженным ценам, что не выгодно рыбакам и производителям. Кроме того, известно, что выход пищевой части ракообразных составляет 20-35 %, а остальные 65-80 % представлены в виде панцирьсодержащих отходов (ПСО), которые теряются в виде бытовых отходов, загрязняя окружающую среду. При этом ПСО являются сырьем не только для получения хитина, но и уникальным источником функциональных и биологически активных соединений (каротиноиды), которые могут быть использованы в качестве пищевых добавок в составе лечебного и профилактического питания.

     Учитывая  важность рационального использования имеющегося сырья, а также неограниченные возможности применения хитина и хитозана в народном хозяйстве является актуальным разработка технологии комплексной переработки панцирьсодержащего сырья (ПСС). Астроханскими учеными в 2004 году впервые разработана технология комплексной переработки ПСС из речных раков с применением для депротеинирования комплекса протеиназ, обеспечивающая сохранение нативных свойств хитина, белковых веществ, каротиноидов и предусматривающая утилизацию отходов, образующихся при получении хитина.

     Установлены рациональные режимы процесса экстракции липидной фракции из ПСС речных раков, содержащей биологически активные вещества (каротиноиды), позволяющие получить хитин белого цвета.

     Впервые получен комплекс кислых протеиназ из внутренностей хищных рыб и доказана возможность его использования для совмещения процесса депротеинирования со второй стадией деминерализации ПСС из речных раков [19] . 

8 Проблемы  утилизации  отходов

     Учеными  Волго-Каспийского региона в 2004 году был предложен способ безреагентной утилизации жидких отходов, образующихся при получении хитина, предотвращающий неблагоприятное экологическое воздействие разработанной технологии на окружающую среду.

     Безреагентная система утилизации очистных сооружений отходов сельского хозяйства с получением экологически чистых продуктов не имеет аналогов. Комплексная система может быть самостоятельной системой или встроеной в систему биологической очистки сточных вод. Отходы очищаются до питевого качества.

     В безреагентной системе по подготовке воды обеззараживание и очистка воды осуществляется за счет процессов, происходящих в двигающемся потоке воды - кавитация, коллапсирование, холодное кипение, т.е. вода, чистит сама себя. Этот способ водоочистки, позволяет осуществить глубокую очистку воды при сохранении в ней биологически важных для организма микроэлементов (кальция, магния, калия, фтора и т.д.).

     Суть  любого способа водоочистки заключается  в том, чтобы растворенные в воде вещества перевести в нерастворимые  или газообразные, а затем удалить их [19].

     Современные методы позволяют интенсифицировать  процесс фильтрации. Этого можно  добиться  снижением сопротивления  осадка за счет добавки вспомогательных  веществ (флокулянтов, электролитов) или  таким проведением предыдущих стадий технологического процесса, при котором уменьшается образование шламов и коллоидных примесей .

     Применение  мембранных плит позволяет интенсифицировать  процесс и сократить общее  время фильтрации. Для сжатия отфильтрованного слоя упругой мембраной как правило применяется вода или сжатый воздух. На стадии выгрузки фильтр-пресса может быть использовано устройство для встряхивания плит [16] .

     Ультразвук  нередко используется в процессах  отделения твердой фазы при фильтрации.  В таком случае жидкость снизу под давлением подается в емкость для фильтрации, поднимается до уровня фильтрующей перегородки, продавливается через нее. Крупные частицы оседают на дно, более мелкие остаются на нижней части фильтра [13]. Ультразвуковые колебания очищают фильтрующую перегородку. Звуковой ветер как бы сдувает мелкие частицы, которые, коагулируя, оседают на дно. Так работает ультразвуковой фильтр.

 Ультразвук  можно ввести непосредственно  в фильтрующую жидкость, например  в систему фильтр-прессов, нутч  и друк-фильтров. В последнем случае ускорение фильтрации объясняется тем, что слой осадка в результате существования зон сжатия и разрежения находится в постоянном движении, образуется псевдоожиженный слой, который не успевает уплотниться и становится эффективным фильтрующим элементом с большой поверхностью контакта. Подача ультразвука в систему в периодическом режиме более предпочтительна, чем непрерывное озвучивание [14] . 

Заключение

    Глюкозамин  получают путем переработка хитина и его производного хитозана.

    Олигомеры хитозана являются источником глюкозамина – основного строительного материала для соединительной ткани.

    Глюкозамин  участвует в образовании суставных  хрящей, связок и сухожилий. После  того как его молекула усваивается  желудочно-кишечным трактом, она доставляет к хрящу и другим тканям, где преобразуется в необходимые организму компоненты. Хитозан полностью биосовместим с тканями организма. Он обладает бактериостатическими, фунгицидными, противоопухолевыми, иммуномоделирующими свойствами, способствует снижению холестирина.

    Глюкозамин  обладает характерными свойствами аминов. Он является сильным основанием и  образует устойчивые соли. В виде оснований  глюкозамин не устойчив, поэтому в  практике обычно используют его хлоргидраты. Глюкозамин в очень малых количествах содержится в пищи. Его вырабатывают хрящевые клетки тела. Имеет очень большое значение в формировании и поддержании целостности сухожилий, кожи, глаз, ногтей, спинно-мозговой жидкости, костей, связок и даже сердечных клапанов. Потеря глюкозамина тканями приводит к раннему разрушению клеток, потере клеточных функций, ослаблению соединительной ткани и утрате гибкости. Является составной частью слизи, вырабатываемой в желудочно-кишечном тракте, легких и почках, а также в синовиальной жидкости. В сочетании с витамином С стимулирует образование коллагена.

    Хитин — один из наиболее распространённых в природе полисахаридов, выполняет защитную и опорную функции, обеспечивая   жёсткость клеток. Сырьём для его получения служат панцири ракообразных (криль, камчатский краб), а также продукты микробиологического синтеза.

     При получении глюкозамина возможно использование следующего оборудования:

• для очистки – аппарат Сокслета;
• для гидролиза - якорную мешалку;
• для фильтровании – Непрерывнодействующую отстойную горизонтальную центрифугу со шнековой выгрузкой осадка (НОГШ);
• для упаривания – циркуляционный испаритель;
• для кристаллизации – барабанный кристаллизатор;
• для осаждения – непрерывнодействующий отстойник с гребковой мешалкой;
• для сушки -  сушильную установку с разбрызгивающим диском.

Список использованных источников 

1. Панфилова, В. А. Машины и аппараты пищевых производств. / В.А. Панфилова. – М.: Высшая школа, 2001. – 697 с.
2. Кавецкий, Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. / Г.Д. Кавецкий, Б.В. Васильев.  – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 2000. – 551 с.
3. Кавецкий, Г.Д. Процессы и аппараты пищевых производств. / Г.Д. Кавецкий, А.В. Королев. – М.: Агропромиздат, 1991. – 432 с.
4. Константинова, А. А. Сырье рыбной промышленности. / А.А. Константинова, С.Ю. Дубровин – СПб, 2005. – 319 с.
5. Лабораторное оборудование и приборы, лабораторная мебель –[ Режин доступа]: URL:

 http://www.laborant.net/catalog/centrifugi_laboratornye_3004/

6. Липатов, Н. Н. Процессы и аппараты пищевых производств. / Н.Н. Липатов. –  М.: Экономика, 1987. — 272 с.
7. Перебейсон, А.В. Современные технологии переработки гидробионтов. / А. В. Перебейсон. – Владивосток 2007. – 167с.
8. Поспелов, Ю.В. Технологические процессы, оборудование и линии рыбообрабатывабщих производств. / Ю.В. Поспелов, Г.Н.Ким. – Владивосток, 2007. – 269 с.
9. Сафронова, Т.М. Технология комплексной переработки гидробионтов. / Т. М. Сафронова, В. Д. Богданов, Т. М. Бойцова, В. М. Дацун, Г. Н. Ким, Э. Н. Ким, Т. Н. Слуцкая. – Уч. пос. – Владивосток: Дальрыбвтуз, 2004. – 365 с.
10. Хлебников, В.И. Технология продукции общественного питания . / В.И. Хлебников, А.С.Ратушный, Б.А.Баранов. – М: Мир, 2007 – 767с.
11. Плановский, А. Н. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. / А.Н. Плановский, П.И. Николаев. – М.: Химия, 1987. – 496 с.
12. Разработка технологии комплексной переработки панцирьсодержащего сырья из ракообразных [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.dissercat.com
13. Применение ультразвуковых колебаний для ускорения процессов в жидких средах [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://u-sonic.ru/book/export/html/912
14. Ультразвук и ультразвуковые технологии [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.reltec.biz/ru/view_more.php?id=212
15. Способы фильтрации [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.plita-gaz.ru/filter9.php
16. Мембранные фильтры: обратный осмос и нанофильтрация [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.mediana-filter.ru/reverse_osmos_nanofiltration.html
17. Хитин и хитозан [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://vostokbor.com/product/23820
18. Хитозан [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.argokirov.ru/hitozan.html
19. Разработка технологии комплексной переработки панцирьсодержащего сырья из ракообразных Волго-Каспийского региона [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.dslib.net/texnologia-mjasa/uteuschev.html
20. Глюкозамин - Плас [Электронный ресурс]. Режим доступа: URL: http://www.argokzn.ru/investitsii/21/nutri_care/glukozam/
21. Ким, Г. Н. Аминосахара и полиаминосахариды в сырье и пище из гидробионтов/ Г. Н. Ким, С. Н.Максимова, Т. М. Сафронова. – Владивосток: 2008. – 456с.
22. Учебное пособие. Технология и биотехнология обработки гидробионтов. Владивосток:1998. -120т. – 215с.