Download miễn phí Đồ án Quy trình sản xuất chitin từ phế liệu tôm tươi
Chitin là một polysaccarit cao phân tử, trong vỏ tôm nó liên kếtvới protein bằng liên kết cộng hóa trị mạnh (Brine, 1991; Roberts, 1992 ; Chang, 1997) . Quá trình khử protein trong vỏ tôm thực chất là quá trình thủy phân protein. Trong quy trình sản xuất chitin truyền thống, quá trình này diễn ra dưới tác dụng của NaOH. Nghiên cứu của Percot và cộng sự (2003) đã chỉ rõ khi khử protein chỉ bằng NaOH năng lượng hoạt hóa cho giai đoạn đầu khá lớn vì vậy cần sử dụng NaOH có nồng độ cao, trong thời gian dài, dẫn đến suy giảm chất lượng chitin đồng thời cũng làm giảm chất lượng của protein tách ra.
Trong nghiên cứu này, em sử dụng Enzym alcalaza là một proteza kiềm. Alcalaza sẽ xúc xúc tác cho phản ứng phân cắt các liên kết peptit trong phân tử protein tạo thành các axit amin hòa tan trong nước và các axit amin này sẽ được tách ra khỏi vỏ tôm trong quá trình rửa trung tính sau thủy phân. Do đó mà làm giảm lượng protein trong vỏ tôm. Bên cạnh đó có thể tận dụng dịch thủy phân protein làm thức ăn cho gia súc.
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-12-15-do_an_quy_trinh_san_xuat_chitin_tu_phe_lieu_tom_tu.BtlDmF3tMP.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-49833/Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ulose.
Hình 2: 1) chitin; 2) chitosan; 3) xenlulose
I.5: Cấu trúc hóa học, tính chất hóa lý của chitin
I.5.1: Cấu trúc hóa học của chitin:
Chitin I có cấu trúc tinh thể rất chặt chẽ và đều đặn. Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, người ta đã chứng minh được chitin tồn tại ở 3 dạng cấu hình: α, β, γ – chitin [3].
Các dạng này của chitin chỉ do sự sắp xếp khác nhau về hướng của mỗi mắt xích (N – acetyl – D – glucosmin) trong mạch.
Có thể biểu diễn mỗi mắt xích này bằng mũi tên sao cho phần đầu của mũi tên chỉ nhóm – CH2OH, phần đuôi chỉ nhóm – NHCOCH3, thì các cầu trúc α, β, γ – chitin được mô tả như sau:
Hình 3: sắp xếp các mạch trong phân tử chitin
α – chitin có cấu trúc các mạch được sắp xếp ngược chiều nhau đều đặn, nên ngoài liên kết hydro trong một lớp và hệ chuỗi, nó còn có liên kết hydro giữa các lớp do các chuỗi thuộc lớp kề nhau nên rất bền vững. Do các mắt xích sắp xếp đảo chiều, xen kẽ thuậ lợi về mặt không gian và năng lượng. Đây cũng là dạng phổ biến trong tự nhiên.
β, γ – chitin do mắt xích ghép với nhau theo kiểu song song (β – chitin) và hai song song một ngược chiều (γ – chitin), giữa các lớp không có loại liên kết hydro. Dạng β – chitin cũng có thể chuyển sang dạng α – chitin nhờ quá trình axetyl hóa cho cấu trúc tinh thể bền vững hơn.
Qua nhiều nghiên cứu về sự thủy phân chitin bằng enzym hay axit HCl đậm đặc thì người ta thấy rằng chitin có cấu trúc là một polymer được tạo thành từ các đơn vị N – acetyl – β – D – glucosamine liên kết với nhau bởi liên kết β – 1,4 – glucozit.
Công thức cấu tạo của chitin:
Tên gọi: poly(1,4) – 2 – acetamido – 2 – deoxy – β – D – glucose; poly(1,4) – 2 – acetamido – 2 – deoxy – β – D – glucopyranose.
Công thức phân tử: [C8H13O5N]n.
Phân tử lượng: Mchitin = (203,09)n.
I.5.2: Tính chất hóa lý của chitin [4]
Chitin có màu trắng hay màu trắng phớt hồng, dạng vảy hay dạng bột, không mùi, không vị, không tan trong nước, trong môi trường kiềm, axit loãng và các dung môi hữu cơ như ete, rượu… nhưng tan trong dung dịch đặc nóng của muối thioxianat canxi (Ca(SCN)2) tạo thành dung dịch keo, tan được trong hệ dimetylacetamid – LiCl 8% [5], tan trong hexafluoro – isopropyl alcohol (CF3CHOHCF3) và hexafuoracetone sesquihydrate (CF3COCF3.H2O) [6]. Chitin có khả năng hấp thu tia hồng ngoại có bước sóng 884 – 890 cm-1.
Chitin tồn tại với các chất oxy hóa mạnh như thuốc tím (KMnO4), oxy già (H2O2), nước javen (NaOCl – NaCl)…, lợi dụng tính chất này mà người ta sử dụng các chất oxy hóa trên để khử màu cho chitin.
Khi đun nóng trong dung dịch NaOH đậm đặc (40 – 50%), ở nhiệt độ cao thì chitin sẽ bị mất gốc acetyl tạo thành chitosan:
Lợi dụng tính chất này người ta điều chế ra chitosan – chất có nhiều ứng dụng như: ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm (màng bao gói, bảo quản thực phẩm), là chất trung gian điều chế ra glucosamine có nhiều tác dụng trong y học.
Khi đun nóng trong axit HCl đậm đặc, ở nhiệt độ cao thì chitin sẽ bị cắt mạch thu được glucosamine:
Lợi dụng tính chất này người ta điều chế ra Glucosamine là một loại thuốc có tác dụng chống thoái hóa khớp.
Phản ứng este hóa :
- Chitin tác dụng với HNO3 đậm đặc cho sản phẩm chitin nitrat.
- Chitin tác dụng với anhydrit sunfuric trong pyridin, dioxan và N,N-dimetylanilin
cho sản phẩm chitin sunfonat.
I.6: Phương pháp thu nhận chitin
I.6.1: Phương pháp hóa học
chitin
Phế liệu tôm tươi
Khử protein bằng NaOH 4%, T = 300 0C , = 24 giờ, w/v = 1/ 2,5
Rửa trung tính
Kiểm tra hàm lượng protein
Rửa trung tính
Khử khoáng bằng HCl 4%, 24 giờ, 3000C
Kiểm tra hàm lượng protein
Cao hơn 5%
Cao hơn 5%
Chitin có thể được sản xuất theo phương pháp hóa học như sau:
Hiệu quả của quá trình khử protein phụ thuộc vào nhiệt độ, nồng độ và tỉ lệ của dung dịch với khối lượng vỏ giáp xác. Nồng độ NaOH thường dùng được sử dụng trong khoảng 1 – 10 % và ở nhiệt độ 50 – 100 0C. Quá trình khử protein thích hợp cũng có thể đạt được bằng việc xử lý với dung dịch KOH.
Quá trình khử khoáng cũng diễn ra với thời gian dài, nồng độ axit cao, nhiệt độ cao.
Như vậy phương pháp hóa học có nhiều nhược điểm như gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến chất lượng chitin, không tận thu được các thành phần có giá trị khác (chất màu, protein làm thức ăn cho gia súc…) và như thế không giảm được giá thành sản phẩm, không nâng cao được hiệu quả cho việc sản xuất chitin.
I.6.2: Phương pháp cơ học
Nguyên lý: sử dụng các lực cơ học để tách một phần protein ra khỏi nguyên liệu vỏ tôm. Quá trình được tiến hành như sau: đầu tôm còn tươi đem rửa sạch, sau đó ép bằng trục lăn hay trục vít, thu protein đem sấy khô và bảo quản. hiệu quả thu hồi protein của phương pháp này không cao. Tuy nhiên, quá trình này đã loại bỏ được một phần protein tự do trong đầu tôm vì vậy giảm thiểu được hóa chất sử dụng cho các công đoạn tiếp theo.
I.6.3: Phương pháp hóa lý
Áp dụng phương pháp này nhằm thu hồi protein từ dịch thủy phân của công nghệ sản xuất chitin – chitosan theo phương pháp hóa học và phương pháp sinh học. Nguyên lý dựa trên việc kết tủa protein bằng cách dung axit để điều chỉnh pH dung dịch chứa protein về điểm đẳng điện của protein, sau đó dùng các phương pháp lắng, lọc để thu hồi protein.
Dịch protein
Kết tủa protein
Lắng, gạn
Kết tủa protein
Lọc thu protein
Lọc thu protein
Phơi sấy
Bột protein
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ làm, có thể thu hồi với hiệu suất cao. Cho phép thu được hầu hết các protein hòa tan do đó có thể ứng dụng để thu hồi protein trong nước thải của các nhà máy chế biến thực phẩm, chế biến thủy sản.
I.6.4: Phương pháp sinh học
Trong phương pháp sinh học chỉ khác ở công đoạn khử protein và deacetyl không sử dụng hóa chất mà có thể sử dụng hệ vi khuẩn, nấm men hay các enzym để loại bỏ protein một cách triệt để. Sản phẩm chitosan thu được có chất lượng cao do không bị ảnh hưởng nhiều bởi hóa chất.
Việc sử dụng phương phap sinh học cũng gặp phải rất nhiều khó khăn như giá thành sản phẩm có thể cao, tùy thuộc vào loại enzym sử dụng. Việc loại bỏ hoàn toàn protein có thể đạt được bằng phương pháp hóa học nhưng rất khó đạt được bằng phương pháp sinh học. Vì vậy, người ta có thể kết hợp hai phương pháp này nhằm khắc phục những nhược điểm của từng phương pháp. Hiện nay, một trong những khó khăn trong phương pháp hóa học để sản xuất chitin là thể tích chất thải lớn và trong đó có chứa các chất ăn mòn, các chất lơ lửng khó xử lý với khối lượng lớn. Những chất này do công đoạn khử khoáng và khử protein sinh ra. Chính vì vậy, cần thiết phải có các biện pháp xử lý trước khi thải ra môi trường và điều này làm cho giá thành sản phẩm tăng lên. Quá trình sản xuất chitin bằng phương pháp hóa học có thể gây nên sự thủy phân polymer, biến đổi tính chất vật lý và gây ô nhiễm môi trường. Ngược lại, trong phương pháp sinh học khối lượng chất thải không lớn, protein sau thủy phân có thể thu hồi làm thức ăn gia súc và bên cạnh đó có thể thu hồi các chất màu. Hơn nữa sẽ hạn chế được việc xử lý môi trường. Vì vây, muốn sản phẩm ...
