Hiện nay có hai phương pháp cơ bản để sản xuất chitin – chitosan là phương pháp hoá học và phương pháp sinh học, ngoài ra người ta còn có thể kết hợp hai phương pháp trên để sản xuất chitin – chitosan.
Công nghệ sản xuất chitin – chitosan theo phương pháp hóc học gồm các bư ớc cơ bản sau:
Nguyên liệu Xử lý acid(khử khoáng) Xử lý kiềm(khử protein) Deac etyl chitosan.
Nguyên liệu sau khi đư ợc rửa sạch được xử lý với acid vô cơ mạnh như H2SO4, HCl trong đó HCl cho hiệu quả tốt nhất. Tuỳ theo thời gian, nhiệt độ và loại
nguyên liệu mà nồng độ HCl có thể thay đổi từ 8÷12%. Tỷ lệ acid/ nguyên liệu thay đổi từ 5÷10 lần(v/w). Sau khi xử lý yêu cầu hàm lượng tro < 1,5%. Đối với c hitosan trong y tế hàm lượng này yêu cầu là < 0,03%.
Sau khi khử khoáng nguyên liệu được rửa sạch và tuỳ theo công nghệ xử lý một hoặc hai lần NaOH mà ta thực hiện như sau:
Đối với quy trình xử lý NaOH một công đoạn: Nồng độ NaOH cũng tuỳ theo nhiệt độ và thời gin mà có thể thay đổi từ 35÷70%. Tỷ lệ kiềm/ nguyên liệu = 5÷10 lần(v/w).
Đối với quy trình xử lý kiềm hai công đoạn thì vỏ tôm sau khi khử khoáng rửa sạch đem xử lý NaOH ở nồng độ 2÷5% sau đó rửa sạc h, phơi tẩy m àu thu được chitin. Chitin thu được đem bảo quản hoặc sử dụng để sản xuất chitosan bằng c ách xử lý NaOH đặc ở nồng độ 35÷70% tuỳ thuộc nhiệt đô. và thời gian xử lý. Sản phẩm thu được có các chỉ tiêu sau:
Độ ẩm :< 10%
Hàm lư ợng tro : 1÷1,5%
Chất không hoà tan :20%
Độ nhớt :200÷ 2000pcs Độ deacetyl :50÷95%
Hàm lư ợng protein : âm tính Ư u điểm:
Thời gian xử lý nguyên liệu để thu c hitin nhanh:theo tính toán để thu được chitin bằng phương pháp hoá học thương m ất 36÷40 giờ, so với phương pháp sinh học thì phương pháp hoá học nhanh hơn rất nhiều(thường xử lý bằng phương pháp hoá học mất khoảng 192÷360 giờ).
Nhược điểm:
Giá thành c ao: chi phí hoá chất xử lý nhiều, do vậy giá thành sản phẩm cao.
Khi sử dụng hoá c hất để xử lý nguyên liệu một lượng lớn dịch thải ra có tính chất kiềm và acid. Nước thải này có tính chất ăn mòn cao, trực tiếp phá huỷ môi trường
xung quanh đổ thải. Những tác động này đều trực tiếp hoặc gián tiếp ảnh hưởng đến hệ sinh thái.
Công nghệ sản xuất chitin – chitosan theo phư ơng pháp sinh học gồm c ác bước sau:
Nguyên liệu khử khoáng, khử protein, deacetyl chitosan.
Trong phương pháp sinh hoc chỉ khác tại công đoạn khử protein và deacetyl không sử dụng hoá c hất mà có thể sử dụng vi khuẩn, nấm men hoặc các enzyme để loại bỏ protein một c ách triệt để. Việc deac etyl thu được bởi enzyme deacetylas e.
Sản phẩm c hitosan thu đư ợc có chất lư ợng cao do không ảnh hưởng nhiều bởi hoá chất.
Ư u điểm:
Chất lư ợng sản phẩm thu được tốt hơn:quá trình xử lý chỉ sử dụng acid và kiềm nhẹ nên ít gây ô nhiễm môi trường hơn. Ngoài ra protein sau quá trình lên men có thể thu hồi làm bột dinh dưỡng, thức ăn gia súc, các chất khác như lipid, các sắc tố khác cũng được thu hồi.
Giá thành rẻ hơn (rẻ hơn khoảng 10 lần so với phương pháp hoá học):Quá trình xử lý lợi dụng sự lên men lactic của vi khuẩn để tách canxi, protein trong nguyên liệu, không dùng đến hoá chất. Chính vì thế chi phí ban đầu đưa vào xử lý hầu như rất ít, giá thành sản phẩm thấp.
Nhược điểm:
Thời gian xử lý lâu: thời gian xử lý thường kéo dài từ 2 đến 21 ngày mới xử lý xong một mẻ tuỳ vào các loại protein khác nhau.
Phương pháp sinh học không thể loại bỏ hoàn toàn protein như phư ơng pháp hoá học. Sau khi khử protein bằng en zyme, ta phải khử protein còn lại trong nguyên liệu bằng kiềm đặc .
Một số quy trình sản xuất chitin – chitosan trên thế giớ i và ở Việt Nam đã công bố như sau:
Quy trình thuỷ nhiệt của Yamashaki và Nak amichi(Nhật Bản)
vỏ tôm khô
Khử chất vô cơ
Rửa trung tính
Sấy khô
khử protein và deac etyl
Rửa trung tính
Sấy khô
Chitosan
HCl 2M t0 = 1200C t = 1h
Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm hùm của Hack am
Ngâm NaOH
NaOH 1M t0 =1000C t = 12h w/v= 1/12,5 Rửa trung tính,sấy khô
Nghiền mịn
Ngâm HCl Li tâm Rửa trung tính
Ngâm NaOH Li tâm Rửa trung tính
Vỏ tôm hùm Ngâm HCl
HCl 2M t0 phòng t = 5h w/v= 1/10
HCl 2M t0 phòng t = 48h w/v= 1/12,5
NaOH 1M t0 =1000C t = 42h w/v= 1/12,5
Li t âm
Rửa trung tính
Làm khô
Chitin dạng bột m àu kem Rửa sạch bằng li tâm
F or matted: F rench (F rance)
F or matted: F rench (F rance)
Quy trình sản xuất của Pháp
Rửa trung tính
Hấp c hín,phơi khô
Xay nhỏ
Tác h protein Vỏ tôm
Ngâm HCl
Ngâm aceton
Ngâm NaOCl
Rửa trung tính
Deac etyl chitin
Rửa trung tính
Chitosan
NaOH 3,5%
t0= 650C t = 2h w/v = 1/10
HCl 1M t0 phòng t = 2h w/v = 1/10
NaOCl 0,135%
t0 phòng t = 6 phút w/v = 1/10
NaOH 40%
t0 = 850C t = 4h w/v = 1/4
F or matted: F rench (F rance)
F or matted: F rench (F rance)
F or matted: F rench (F rance)
Quy trình của kỹ sư Đỗ Minh Phụng, Trườn g Đại Học Thuỷ Sản
Vỏ tôm khô
Ngâm HCl
Rử a trung tính
Ngâm NaOH
Rử a trung tính
Tẩy màu
Chitin
Ngâm NaOH
Rử a trung tính
Chitosan
HCl 6N t0 phòng t = 48h w/v = 1/ 2.5
NaOH 8%
t0 = 1000 t = 2h w/v = 1/ 2.5
NaOH 40%
t0 = 800 t = 24h
Quy trình sản xuất chitosan ở trung tâm cao phân tử thuộc phân viện khoa học Việt Nam
Nguyên liệu
Ngâm HCl
Rửa trung tính
Ngâm NaOH
Rửa trung tính
Rửa trung tính
Rửa trung tính Nấu trong NaOH
Nấu với NaOH đặc
Chitosan
HCl 4%
t0 phòng t = 24h
NaOH 3%
t0 =90÷950C t = 3h
t0 = phòng t = 24h
NaOH 3%
t0 =90÷950C t = 3h Ngâm HCl
Quy trình sản xuất chitin của xí nghiệ p thuỷ sản Hà Nội
NaOH 2%
Nguyên liệu
Tách khoáng lần I
Rửa trung tính
Tách protein lần I
Tác h khoáng lần II
Rửa trung tính
Tác h protein lần II
Rửa trung tính
Tách khoáng lần III
Rửa trung tính
Sấy khô
Chitin
HCl 4%
t0 phòng t=24h w/v = 1/2
NaOH 2%
T0 = 90÷950C T = 3h w/v = 1/2
HCl 4%
t0 phòng t = 24h w/v = 1/2 NaOH 2%
t0 = 90÷950C t = 3h w/v = 1/2
F or matted: F rench (F rance)
F or matted: F rench (F rance)
F or matted: F rench (F rance)
Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm sú bằn g phương ph áp hoá học với một công đoạn xử lý k iềm(Trần Thị Luyến - ĐHTS)
Chitin
Vỏ tôm khô Vỏ tôm tươi
Ngâm HCl Ngâm HCl
Chitosan Rửa sạch
Khử protein
Rửa sạch
Làm khô
Deacetyl
Rửa sạch HCl 10%
T0 phòng T= 5h w/v =1/10
Papain 13%
t0 = 70÷ 800C t = 4h w/v = 1/5
HCl 10%
T0 phòng T= 5h w/v =1/10
F or matted: F rench (F rance)
Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ ghẹ (Trấn Thị Luyến ĐHTS)
`
Vỏ ghẹ tươi
Rửa,xay mảnh 3Χ3 cm
Rửa trung tính
Khử khoáng
Rửa trung tính
khử protein,deacetyl
Rửa trung tính
Phơi khô
Chitosan
HCl 10%
T0 phòng T= 11h w/v =1/4,6
NaOH 45%
t0 = 900C t =5,5h w/v =1/5
F or matted: F rench (F rance)
Quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm mũ ni - Huỳnh Nguyễn Duy Bảo – ĐHTS Vỏ tôm mũ ni
Xay thành mảnh nhỏ
Ngâm HCl
Rửa trung tính
Sấy khô
Sấy khô
Chitosan Nấu NaOH
Rửa trung tính
HCl 10%
t0 phòng t = 5h w/v =1/10
NaOH 40%
t0 = 100÷1050C t = 90 phút w/v =1/10
F or matted: F rench (F rance)
CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU