RU2603912C1 - Method for producing agar - Google Patents
Method for producing agar Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603912C1 RU2603912C1 RU2015137988/13A RU2015137988A RU2603912C1 RU 2603912 C1 RU2603912 C1 RU 2603912C1 RU 2015137988/13 A RU2015137988/13 A RU 2015137988/13A RU 2015137988 A RU2015137988 A RU 2015137988A RU 2603912 C1 RU2603912 C1 RU 2603912C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- agar
- algae
- alcohol
- solution
- deep eutectic
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
- C08B37/12—Agar-agar; Derivatives thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам переработки нерыбных объектов промысла, в частности водорослей, с целью получения из них агара, который применяется в пищевой и химической отраслях, в микробиологии, в медицине и т.д. Изобретение может использоваться для переработки высокопрочных и сильно загрязненных агароносов, таких как анфельция или другие агароносные растительные материалы.The invention relates to methods for processing non-fish objects of fishing, in particular algae, in order to obtain agar from them, which is used in the food and chemical industries, in microbiology, in medicine, etc. The invention can be used for the processing of high-strength and highly contaminated agariferous plants, such as anfelium or other agariferous plant materials.
Известен способ получения студнеобразователя из красных водорослей, включающий обработку водорослей раствором щелочи при комнатной температуре, слив щелочного раствора, обработку водорослей острым паром в течение 40-60 мин и затем промывку, двустадийное экстрагирование студнеобразователя кислым раствором, фильтрацию и сушку (см. RU №1465008, A23L 1/04, 1986).A known method of producing a gelatinizing agent from red algae, including treating the algae with an alkali solution at room temperature, draining the alkaline solution, treating the algae with hot steam for 40-60 minutes, and then washing, two-stage extraction of the gelatinizer with an acid solution, filtering and drying (see RU No. 1465008 A23L 1/04, 1986).
Недостатком данного способа является использование раствора щелочи для нейтрализации кислого раствора, что ведет к применению агрессивных химических реагентов в повышенных количествах.The disadvantage of this method is the use of alkali solution to neutralize the acidic solution, which leads to the use of aggressive chemicals in high quantities.
Известен способ переработки агаросодержащих водорослей, в частности грацилярии и анфельции, по которому водоросль промывают пресной водой, измельчают до размеров частиц не более 100 мкм и экстрагируют водорастворимый пигмент водой при температуре 4-25°C, рН 7-8, при соотношении водоросль/вода 1:3-1:8 соответственно 1-2,5 часа при периодическом перемешивании. Полученный супернатант красителя осветляют, концентрируют, стабилизируют. Твердый остаток водорослей обрабатывают раствором пигментов, промывают, обрабатывают раствором гидроксида одновалентного металла при 50-60°С, после чего промывают до рН 7-8 и экстрагируют агар при 80-90°С в течение 15-30 мин. Экстракт охлаждают до образования студня, студень обезвоживают и сушат. Водорослевой остаток после извлечения агара обрабатывают 0,5-0,8%-ным раствором соляной кислоты, промывают водой до нейтральной реакции, прессуют и сушат с получением кормовой добавки (см. RU №2052962, 1992).There is a method of processing agar-containing algae, in particular gracillaria and anfelia, in which the algae is washed with fresh water, crushed to a particle size of not more than 100 μm and the water-soluble pigment is extracted with water at a temperature of 4-25 ° C, pH 7-8, with an algae / water ratio 1: 3-1: 8, respectively, 1-2.5 hours with periodic stirring. The obtained dye supernatant is clarified, concentrated, and stabilized. The solid residue of the algae is treated with a pigment solution, washed, treated with a monovalent metal hydroxide solution at 50-60 ° C, then washed to pH 7-8 and the agar is extracted at 80-90 ° C for 15-30 minutes. The extract is cooled to jelly, the jelly is dehydrated and dried. The algal residue after agar extraction is treated with a 0.5-0.8% hydrochloric acid solution, washed with water until neutral, pressed and dried to obtain a feed additive (see RU No. 2052962, 1992).
Данный способ получения агара делает необходимым применение дорогостоящего оборудования для измельчения водоросли и очистки экстракта. Получаемый экстракт агара сложно очистить от водорослевого остатка, что делает необходимым использование многостадийного процесса его очистки. Кроме того, данный способ не применим для красных водорослей, содержащих метилированные группы, которые повышают температуру плавления агара, а вместе с ней увеличивают температуру и время экстракции, что приводит к возрастанию длительности технологического процесса.This method of producing agar makes it necessary to use expensive equipment for grinding algae and purifying the extract. The resulting agar extract is difficult to remove from the algal residue, which makes it necessary to use a multi-stage process for its purification. In addition, this method is not applicable to red algae containing methylated groups that increase the melting point of agar, and with it increase the temperature and extraction time, which leads to an increase in the duration of the process.
Известен способ переработки агаросодержащих водорослей, заключающийся в измельчении очищенных водорослей с одновременным экстрагированием красителя, последующим разделением полученной суспензии на две фракции. При этом первую фракцию, содержащую раствор красителя, очищают, концентрируют, стабилизируют, а вторую подвергают экстрагированию (см. RU №2103293, 1998).A known method of processing agar-containing algae, which consists in grinding purified algae with simultaneous extraction of the dye, followed by separation of the resulting suspension into two fractions. In this case, the first fraction containing the dye solution is purified, concentrated, stabilized, and the second is subjected to extraction (see RU No. 2103293, 1998).
Недостатком этого способа является сложность разделения суспензии на две фракции, а также низкая прочность получаемого агара, обусловленная экстрагированием в нейтральной среде.The disadvantage of this method is the difficulty of separating the suspension into two fractions, as well as the low strength of the resulting agar due to extraction in a neutral medium.
Известен способ получения высокоочищенного агара и агарозы из красной водоросли анфельции тобучинской, включающий предобработку водоросли в гидроокиси кальция при нагревании до 100-105°C и гидромодуле 1:12-15 в течение 60-90 мин с последующим повышением температуры реакционной смеси и выдерживанием при этой температуре в течение 60-90 мин, после чего экстракцию проводят трехкратно, причем первую - при температуре 115-120°C в течение 6-6,5 ч при гидромодуле 1:10-12 без добавления окиси кальция с получением агара высокоочищенного. Вторую экстракцию - при температуре 115-120°C в течение 4-4,5 ч и гидромодуле 1:6-6,5 с внесением окиси; третью экстракцию проводят при температуре 115-120°C в течение 2,0-2,5 часов с гидромодулем 1:3-3,5 с добавлением окиси кальция, экстракты второй и третьей экстракции смешивают и фильтруют, желируют, полученный гель нарезают, промывают настаиванием в пресной воде, затем настаиванием в дистиллированной воде с получением агарозы. Экстракты агара и агарозы очищают (см. RU №2189990, C08B 37/12, 2001).A known method of producing highly purified agar and agarose from red algae Anfelia tobuchinsky, including pre-treatment of algae in calcium hydroxide when heated to 100-105 ° C and a water module of 1: 12-15 for 60-90 minutes, followed by an increase in the temperature of the reaction mixture and keeping at this temperature for 60-90 min, after which the extraction is carried out three times, the first one at a temperature of 115-120 ° C for 6-6.5 hours at a water module of 1: 10-12 without adding calcium oxide to obtain highly purified agar. The second extraction is at a temperature of 115-120 ° C for 4-4.5 hours and a hydraulic module 1: 6-6.5 with the introduction of oxide; the third extraction is carried out at a temperature of 115-120 ° C for 2.0-2.5 hours with a water module of 1: 3-3.5 with the addition of calcium oxide, the extracts of the second and third extraction are mixed and filtered, gelled, the gel obtained is cut, washed infusion in fresh water, then infusion in distilled water to obtain agarose. Extracts of agar and agarose are purified (see RU No. 2189990, C08B 37/12, 2001).
К недостаткам данного способа относят длительность процесса - не менее 12 часов, его применимость только для одного вида красных водорослей.The disadvantages of this method include the duration of the process - at least 12 hours, its applicability to only one type of red algae.
Известен способ производства агара из анфельции, включающий подготовку сырья путем замачивания анфельции в воде с добавлением известкового молока и промывания, последующее извлечение агара в батарее из трех автоклавов семикратной варкой по принципу противотока с повышением давления на 1,2 атм при первой и второй варках и 1 атм при каждой последующей варке, очистку полученного раствора от механических частиц путем его процеживания и сепарирования, желирование очищенного раствора до образования студня, промывку, отделение влаги, повторное сепарирование с последующим упариванием и сушкой студня до порошкообразного состояния (см. RU №2191523, 2002).A known method for the production of agar from anfelia, including the preparation of raw materials by soaking anfelia in water with the addition of milk of lime and washing, subsequent extraction of agar in a battery of three autoclaves by seven-fold cooking according to the principle of counterflow with a pressure increase of 1.2 atm during the first and second cooking atm at each subsequent cooking, cleaning the resulting solution from mechanical particles by filtering and separating it, gelling the purified solution to jelly, washing, separating moisture, repeatedly e separation followed by evaporation and drying of the jelly to a powder state (see RU No. 2191523, 2002).
Недостатком известного технического решения является недостаточно высокое качество получаемого агара, что обусловлено высоким давлением и, соответственно, высокой температурой варки, что приводит к гидролизу агара и, как следствие, к получению его низкомолекулярных фракций, дающих гели пониженной прочности, а также недостаточно высокий выход агара. Кроме того, повышенная температура варки приводит к увеличению энергоемкости процесса и соответствующему повышению себестоимости получаемого агара, а высокое давление в реакторе связано с усложнением аппаратурного оснащения способа.A disadvantage of the known technical solution is the insufficiently high quality of the resulting agar, which is due to the high pressure and, accordingly, the high cooking temperature, which leads to hydrolysis of the agar and, as a result, to obtain its low molecular weight fractions giving gels of reduced strength, as well as insufficiently high agar yield . In addition, the increased cooking temperature leads to an increase in the energy intensity of the process and a corresponding increase in the cost of the resulting agar, and high pressure in the reactor is associated with a complication of the equipment of the method.
Известен также способ получения агара, включающий его экстракцию из водорослей ионной жидкостью, в качестве которой используют глубокий эвтектик с температурой плавления ниже 100°C, температуру которого в процессе экстракции поддерживают на уровне 80-100°C, по окончанию процесса экстракции полученный раствор разделяют на водорослевый остаток и раствор агара в эвтектике, при этом в последний добавляют спирт, после чего горячий раствор фильтруют и разделяют его на агар и спиртосодержащий раствор ионной жидкости, из которого регенерируют и повторно используют ионную жидкость (см. Trivedi, T.J. and Kumar, Α. (2014) Efficient Extraction of Agarose from Red Algae Using Ionic Liquids. Green and Sustainable Chemistry, 4, 190-201 (схема 1, на с. 193) http://dx.doi.org/10.4236/gsc.2014.44025).There is also a method of producing agar, including its extraction from algae by an ionic liquid, which is used as a deep eutectic with a melting point below 100 ° C, the temperature of which during the extraction process is maintained at 80-100 ° C, at the end of the extraction process, the resulting solution is divided into algae residue and agar solution in eutectic, while alcohol is added to the latter, after which the hot solution is filtered and it is separated into agar and an alcohol-containing solution of ionic liquid, from which they are regenerated and secondly use ionic liquid (see Trivedi, TJ and Kumar, Α. (2014) Efficient Extraction of Agarose from Red Algae Using Ionic Liquids. Green and Sustainable Chemistry, 4, 190-201 (Scheme 1, p. 193) http: //dx.doi.org/10.4236/gsc.2014.44025).
Недостатком известного технического решения является невозможность его эффективного использования для переработки высокопрочных и сильно загрязненных агароносов, например анфельции (особенно анфельции тобучинской) или других агароносных материалов растительного происхождения. Например, талломы анфельции обладают повышенной прочностью, интенсивно обрастают различными организмами, для которых являются средой обитания и питательной средой, кроме того, сильно загрязнены (в т.ч. продуктами жизнедеятельности организмов обрастания), что требует значительных затрат времени и энергии на процедуру подготовки водоросли к переработке и увеличивает продолжительность процедуры экстракции. Кроме того, использование токсичного материала (метанола) в процедуре экстрагирования требует усиления работ по его удалению из агара. Хотя агар, получаемый из анфельции, зачастую ценится выше, чем получаемый из других водорослей агароносов.A disadvantage of the known technical solution is the impossibility of its effective use for the processing of high-strength and highly contaminated agariferous plants, for example, anfelia (especially tobuchinsky anfelia) or other plant-based agariferous materials. For example, thalli anfelia have increased strength, intensively overgrow with various organisms, for which they are habitat and nutrient medium, in addition, they are heavily polluted (including the waste products of fouling organisms), which requires a significant investment of time and energy on the procedure for preparing algae recyclable and increases the duration of the extraction procedure. In addition, the use of toxic material (methanol) in the extraction procedure requires increased work to remove it from the agar. Although agar derived from Anfelia is often valued higher than that obtained from other agaronos algae.
Задачей изобретения является обеспечение возможности эффективного использования высокопрочных и сильно загрязняемых агароносов,The objective of the invention is to enable the efficient use of high-strength and highly contaminated agaros,
Технический результат заключается в обеспечении эффективной (быстрой и полной) очистки талломов водорослей от загрязнений любой природы, что, кроме сокращения длительности процедуры подготовки их к экстрагированию, обеспечивает производство агара высокой чистоты и стабильно высокого качества. Кроме того, обеспечивается деструкция оболочек талломов, что ускоряет процедуру экстрагирования агара и обеспечивает высокую полноту его выхода из обрабатываемого материала. Кроме того, замена метанола на этанол повышает безопасность работ на этапе осаждения агара и безопасность для человека получаемых материалов в т.ч. агара. Кроме того, технология переработки фактически является безотходной.The technical result is to ensure effective (quick and complete) purification of thalli of algae from contaminants of any nature, which, in addition to reducing the duration of the procedure for preparing them for extraction, ensures the production of agar of high purity and consistently high quality. In addition, the destruction of the shells of thalli is ensured, which accelerates the extraction of agar and ensures a high completeness of its exit from the processed material. In addition, the replacement of methanol with ethanol increases the safety of work at the stage of agar deposition and the safety of the resulting materials for humans, including agar. In addition, the processing technology is virtually waste-free.
Для решения поставленной задачи способ получения агара, включающий его экстракцию из водорослей ионной жидкостью, в качестве которой используют глубокий эвтектик с температурой плавления ниже 100°C, температуру которого в процессе экстракции поддерживают на уровне 80-100°C, при этом, по окончанию процесса экстракции, полученный раствор разделяют на водорослевый остаток и раствор агара в глубоком эвтектике, причем в последний добавляют спирт, после чего горячий раствор фильтруют и разделяют его на агар и спиртосодержащий раствор глубокого эвтектика, из которого глубокий эвтектик регенерируют и повторно используют, отличается тем, что в качестве водоросли используют анфельцию, которую предварительно очищают от загрязнений, для чего ее заливают слабым раствором щелочи и подвергают электрогидравлической обработке до очистки талломов водоросли от поверхностных загрязнений и/или биологических наростов, далее осуществляют внутреннюю паровую деструкцию талломов водоросли, после чего обработанные водоросли подвергают экстракции глубоким эвтектиком, предпочтительно в течение 10-15 минут, кроме того, в качестве спирта используют этиловый спирт, при этом из спиртосодержащего раствора глубокого эвтектика, полученного после отделения агара, регенерируют и повторно используют спирт, кроме того, агар, полученный фильтрованием, подвергают обезвоживанию. Кроме того, для предварительной очистки анфельции от загрязнений ее размещают в 0,2% растворе гидроокиси кальция, причем продолжительность электрогидравлической обработки составляет 2-3 минуты, не менее двух подходов. Кроме того, если для предварительной очистки анфельции от загрязнений используют ультразвуковую обработку, то ее продолжительность составляет не менее 10 минут, не менее двух подходов, при использовании 0,2% раствора гидроокиси кальция. Кроме того, внутренняя паровая деструкция талломов водоросли предусматривает прогрев влажных водорослей микроволновым излучением, например в СВЧ-печи при температуре 100-105°C в течение 1-3 минут и повторяется не менее 2 раз. Кроме того, для приготовления глубокого эвтектика смесь мочевины ((NH2)2CO) и холин хлорида (Cholini chloridum), в пропорции от 1:1 до 2:1 нагревают от 75 до 85°C, до полного растворения. Кроме того, гидромодуль водоросль/глубокий эвтектик равен 1:10. Кроме того, водорослевый остаток процесса экстракции агара подвергают как минимум одной повторной экстракции, после чего разлагают на простые сахара посредством процедуры гидролиза, при этом раствор сахаров сбраживают на этиловый спирт, который используют в технологическом процессе. Кроме того, обезвоживание агара включает его инфракрасную сушку, с вакуумным удалением паров спирта и воды, которые регенерируют и повторно используют. Кроме того, регенерация глубокого эвтектика из спиртосодержащего раствора ионной жидкости включает ее фильтрование и нагрев фильтрата до 105°C, с вакуумным удалением паров спирта и воды которые регенерируют и повторно используют. Кроме того, регенерация загрязненного и обводненного спирта предусматривает его фильтрование и прогрев фильтрата до температуры 80-95°С, с вакуумным удалением паров спирта.To solve this problem, a method for producing agar, including its extraction from algae by an ionic liquid, which is used as a deep eutectic with a melting point below 100 ° C, the temperature of which is maintained at the level of 80-100 ° C during the extraction process, at the end of the process extraction, the resulting solution is divided into an algal residue and a solution of agar in deep eutectic, and alcohol is added to the latter, after which the hot solution is filtered and separated into agar and an alcohol-containing solution of deep e the vectic, from which the deep eutectic is regenerated and reused, is distinguished by the fact that algae is used as an algae, which is preliminarily cleaned of impurities, for which it is poured with a weak alkali solution and subjected to electrohydraulic treatment until the algae’s thalli are cleaned of surface contaminants and / or biological growths Then, internal steam destruction of the thalli algae is carried out, after which the treated algae are subjected to extraction with a deep eutectic, preferably during e 10-15 minutes, in addition, the alcohol is ethyl alcohol, wherein the alcohol-containing solution from the deep eutectic is obtained after separation of agar, regenerated and reused alcohol, moreover, agar, obtained by filtration, is subjected to dehydration. In addition, for preliminary cleaning of anfelia from contamination, it is placed in a 0.2% calcium hydroxide solution, and the duration of electro-hydraulic treatment is 2-3 minutes, at least two approaches. In addition, if ultrasonic treatment is used to pre-clean anfelia from contamination, then its duration is at least 10 minutes, at least two approaches, using a 0.2% calcium hydroxide solution. In addition, the internal steam destruction of algae thalli involves heating the wet algae with microwave radiation, for example, in a microwave oven at a temperature of 100-105 ° C for 1-3 minutes and is repeated at least 2 times. In addition, to prepare a deep eutectic, a mixture of urea ((NH 2 ) 2 CO) and choline chloride (Cholini chloridum), in a ratio of 1: 1 to 2: 1, is heated from 75 to 85 ° C until complete dissolution. In addition, the algae / deep eutectic hydromodule is 1:10. In addition, the algal residue of the agar extraction process is subjected to at least one re-extraction, after which it is decomposed into simple sugars by the hydrolysis procedure, while the sugar solution is fermented into ethanol, which is used in the technological process. In addition, dehydration of the agar includes its infrared drying, with the vacuum removal of alcohol vapor and water, which regenerate and reuse. In addition, the regeneration of a deep eutectic from an alcohol-containing solution of an ionic liquid includes filtering it and heating the filtrate to 105 ° C, with the vacuum removal of alcohol and water vapors that regenerate and reuse. In addition, the regeneration of contaminated and watered alcohol involves filtering it and heating the filtrate to a temperature of 80-95 ° C, with vacuum removal of alcohol vapor.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".A comparative analysis of the features of the claimed solution with the features of the prototype and analogues indicates the conformity of the claimed solution to the criterion of "novelty."
Признаки отличительной части формулы изобретения обеспечивают решение комплекса функциональных задач.The features of the characterizing part of the claims provide a solution to a set of functional tasks.
Признаки, указывающие, что «в качестве водоросли используют анфельцию», позволяют использовать для получения агара высокопрочные и сильно загрязняемые агароносы.Signs indicating that “they use anfelia as algae” make it possible to use high-strength and highly contaminated agaronos to obtain agar.
Признаки, указывающие, что анфельцию «предварительно очищают от загрязнений, для чего ее заливают слабым раствором щелочи и подвергают электрогидравлической обработке до очистки талломов водоросли от поверхностных загрязнений и/или биологических наростов», обеспечивают высокоэффективную и ускоренную очистку талломов водоросли, которая в отличие от ультразвуковой обработки, в связи с особенностями своего воздействия, концентрированного на внешней оболочке талломов, не приводит к частичной деструкции их внутреннего содержания, в т.ч. агара.Signs indicating that the anfelia “is preliminarily cleaned of impurities, for which it is poured with a weak alkali solution and subjected to electro-hydraulic treatment until the algae’s thalli are cleaned of surface contaminants and / or biological growths”, provide a highly efficient and accelerated cleaning of algae thalli, which, unlike ultrasound processing, in connection with the peculiarities of its impact, concentrated on the outer shell of the thalli, does not lead to partial destruction of their internal content, including agar.
Признаки, указывающие, что после очистки «осуществляют внутреннюю паровую деструкцию талломов водоросли», обеспечивают повышение проницаемости оболочек талломов и ускорение вывода из них агара в экстрагент за короткий срок.Signs indicating that after purification “carry out internal steam destruction of algal thalli” provide an increase in the permeability of the thallus shells and accelerate the removal of agar from them into the extractant in a short time.
Признаки, указывающие, что «обработанные водоросли подвергают экстракции ионной жидкостью, предпочтительно, в течение 10-15 минут», задают минимально достаточную продолжительность процедуры экстракции.Signs indicating that “the treated algae are subjected to extraction with an ionic liquid, preferably within 10-15 minutes”, specify the minimum sufficient duration of the extraction procedure.
Признаки, указывающие, что «в качестве спирта используют этиловый спирт», повышают безопасность процедуры получения агара и обеспечивают его безвредность для организма человека еще до завершения процедуры сушки.Signs indicating that “ethanol is used as the alcohol” increases the safety of the agar production procedure and ensures its harmlessness to the human body even before the drying procedure is completed.
Признаки, указывающие, что «из спиртосодержащего раствора ионной жидкости, полученного после отделения агара, регенерируют и повторно используют спирт», обеспечивают возможность безотходного или многократного использования, не только экстрагента, но и спирта.Signs indicating that "from the alcohol-containing solution of the ionic liquid obtained after separation of the agar, regenerate and reuse the alcohol", provide the possibility of waste-free or reuse, not only extractant, but also alcohol.
Признаки, указывающие, что «агар, полученный фильтрованием, подвергают обезвоживанию», позволяют перевести продукт в формы, пригодные для длительного хранения, и отобрать из него пары спирта и воды для регенерации и повторного использования.Signs indicating that “the agar obtained by filtration is subjected to dehydration” allow the product to be converted into forms suitable for long-term storage and alcohol and water vapors taken from it for regeneration and reuse.
Признаки, указывающие, что «для предварительной очистки анфельции от загрязнений ее размещают в 0,2% растворе гидроокиси кальция, причем продолжительность электрогидравлической обработки составляет 2-3 минуты, не менее двух подходов», обеспечивают эффективную очистку оболочек талломов и минимизируют воздействие на их содержимое.Signs indicating that “for preliminary purification of anfelia from contamination, it is placed in a 0.2% solution of calcium hydroxide, and the duration of electro-hydraulic treatment is 2-3 minutes, at least two approaches”, provide effective cleaning of thallus shells and minimize the impact on their contents .
Признаки, указывающие, что «если для предварительной очистки анфельции от загрязнений используют ультразвуковую обработку, то ее продолжительность составляет не менее 10 минут, не менее двух подходов, при использовании 0,2% раствора гидроокиси кальция», обеспечивают эффективную очистку оболочек талломов и минимизируют воздействие на их содержимое.Signs indicating that “if ultrasonic treatment is used for preliminary cleaning of anfelia from contamination, then its duration is at least 10 minutes, at least two approaches, using a 0.2% calcium hydroxide solution”, provide effective cleaning of the thallus shells and minimize exposure on their contents.
Признаки, указывающие, что «внутренняя паровая деструкция талломов водоросли предусматривает прогрев влажных водорослей микроволновым излучением, например в СВЧ-печи при температуре 100 - 105°C в течение 1-3 минут, и повторяется не менее 3 раз», обеспечивают эффективное повышение проницаемости оболочек талломов и позволяют минимизировать воздействие на их содержимое.Signs indicating that “internal steam destruction of thallus algae involves heating of wet algae with microwave radiation, for example in a microwave oven at a temperature of 100 - 105 ° C for 1-3 minutes, and is repeated at least 3 times”, provide an effective increase in the permeability of the shells thalli and allow you to minimize the impact on their contents.
Признаки, указывающие, что «кроме того, для приготовления глубокого эвтектика смесь мочевины ((NH2)2CO) и холин хлорида (Cholini chloridum), в пропорции от 1:1 до 2:1, нагревают от 75 до 85°С, до полного растворения», обеспечивают возможность получения ионной жидкости, эффективной по своим рабочим термическим характеристикам для экстрагирования агара из анфельции (глубокого эвтектика с температурой плавления ниже 100°С).Signs indicating that "in addition, for the preparation of a deep eutectic, a mixture of urea ((NH 2 ) 2 CO) and choline chloride (Cholini chloridum), in a ratio of 1: 1 to 2: 1, is heated from 75 to 85 ° C, to complete dissolution ”, they provide the possibility of obtaining an ionic liquid effective in terms of its working thermal characteristics for extracting agar from anfelium (deep eutectic with a melting point below 100 ° C).
Признаки, указывающие, что «гидромодуль водоросль/эвтектик равен 1:10», обеспечивают эффективное экстрагирование даже при однократной схеме (без повторного экстрагирования).Signs indicating that the “algae / eutectic hydromodule is 1:10” provide efficient extraction even with a single regimen (without repeated extraction).
Признаки, указывающие, что «водорослевый остаток процесса экстракции агара подвергают как минимум одной повторной экстракции, после чего разлагают на простые сахара посредством процедуры гидролиза, при этом раствор сахаров сбраживают на этиловый спирт, который используют в технологическом процессе», повышают полноту использования сырья при пониженных содержаниях ионной жидкости и обеспечивают отсутствие отходов позволяют компенсировать технологические потери спирта, снижая зависимость производства от внешних источников сырья.Signs indicating that “the algal residue of the agar extraction process is subjected to at least one re-extraction, after which it is decomposed into simple sugars by the hydrolysis procedure, while the sugar solution is fermented to ethanol, which is used in the technological process”, increase the completeness of the use of raw materials at low the contents of the ionic liquid and ensure the absence of waste can compensate for the technological loss of alcohol, reducing the dependence of production on external sources of raw materials.
Признаки, указывающие, что «обезвоживание агара включает его инфракрасную сушку, с вакуумным удалением паров спирта и воды, которые регенерируют и повторно используют», обеспечивают не только сушку конечного продукта, но и снижают потери реакционных компонентов.Signs indicating that “agar dehydration involves infrared drying, with vacuum removal of alcohol and water vapor, which regenerate and reuse”, provide not only drying of the final product, but also reduce the loss of reaction components.
Признаки, указывающие, что «регенерация эвтектика из спиртосодержащего раствора ионной жидкости включает ее фильтрование и нагрев фильтрата до 105°С, с вакуумным удалением паров спирта и воды, которые регенерируют и повторно используют», задают тепловой режим, который обеспечивает удаление из ионной жидкости спирта и воды, которые затем можно регенерировать и повторно использовать.Signs indicating that “the regeneration of a eutectic from an alcohol-containing solution of an ionic liquid involves filtering it and heating the filtrate to 105 ° C, with the vacuum removal of alcohol and water vapors that regenerate and reuse”, set the thermal regime that ensures the removal of alcohol from the ionic liquid and water, which can then be regenerated and reused.
Признаки, указывающие, что «регенерация загрязненного и обводненного спирта предусматривает его фильтрование и прогрев фильтрата до температуры 80-95°C, с вакуумным удалением паров спирта», раскрывают содержание «признака регенерация загрязненного и обводненного спирта».Signs indicating that “the regeneration of contaminated and watered alcohol involves filtering it and heating the filtrate to a temperature of 80-95 ° C, with vacuum removal of alcohol vapor”, disclose the content of the “sign of the regeneration of contaminated and watered alcohol”.
Анфельция - это морская водоросль высотой до 20 см, образующая темно-фиолетовые дерновины из спутанных стелющихся и вертикальных цилиндрических, жестких дихотомических или неправильно разветвленных побегов, толщиной 0,2-1,5 мм, с междоузлиями длиной 0,5-1,2 см. Центральная часть стебля, состоящая из округлых (в поперечном сечении) бесцветных клеток с толстой оболочкой, 8-16 ммк в диаметре, окружена коровым слоем из 4-10 рядов мелких, почти квадратных округлых клеток. В коровом слое старых слоевищ заметно несколько концентрических зон, включающих по несколько рядов мелких клеток, отграниченных темными линиями.Anfelcia is a seaweed up to 20 cm high, forming dark purple turfs from tangled creeping and vertical cylindrical, rigid dichotomous or irregularly branched shoots, 0.2-1.5 mm thick, with internodes 0.5-1.2 cm long The central part of the stem, consisting of rounded (in cross section) colorless cells with a thick membrane, 8-16 mmk in diameter, is surrounded by a crustal layer of 4-10 rows of small, almost square rounded cells. In the crustal layer of the old thalli, several concentric zones are noticeable, including several rows of small cells delimited by dark lines.
Существует две экологические формы: прикрепленная, растущая на камнях и скалах, и неприкрепленная, свободно лежащая на илистом или песчаном грунте. В настоящее время неприкрепленная анфельция, растущая в дальневосточных морях, признается самостоятельным видом - анфельция тобучинская A. tobuchiensis (Kanno et Matsub.) Makienko. Для нее характерно членистое строение ветвей, прикрепленные слоевища не известны, размножение только вегетативное, как и у прикрепленной формы.There are two ecological forms: attached, growing on stones and rocks, and unattached, freely lying on silty or sandy soil. Currently unattached anfelia growing in the Far Eastern seas is recognized as an independent species - Anfelia tobuchinsky A. tobuchiensis (Kanno et Matsub.) Makienko. It is characterized by a joint structure of branches, attached thalli are not known, reproduction is only vegetative, as in the attached form.
Заявленный способ получения агара включает пять этапов.The claimed method for producing agar includes five steps.
1 этап. Подготовка водоросли к экстракции включает две последовательных операции.Stage 1. Preparing algae for extraction involves two sequential operations.
1.1 Очистка анфельции, которую заливают 0,2% раствором щелочи (раствором гидроокиси или натрия, или калия, или кальция или раствором кальцинированной соды и т.п.), предпочтительно раствором гидроокиси кальция в электроизолированной камере, оборудованной как минимум одним разрядником, обеспечивающим возможность формирования электрогидравлических ударов в объеме жидкости, заполняющей камеру. При подаче электрического тока в объеме жидкости, заполняющей камеру, формируется электрогидравлический удар (что выражается в выбросе от точки электроразряда потока жидкости, обладающего высоким давлением на фронте распространения и скоростью, под воздействием которого происходит очистка талломов (веточек) водоросли от поверхностных загрязнений и биологических наростов. Причем продолжительность электрогидравлической обработки составляет 2-3 минуты, не менее двух подходов с перерывами 1-2 минуты. Допускается использование ультразвуковой обработки, но при этом ее продолжительность одного «включения» установки желательно уменьшить до 1-2 минут, с общей продолжительностью подхода порядка 10 минут и перерывами 0,5-1 минута для минимизации деструкции агара, поскольку этот вид обработки оказывает воздействие и на само содержимое талломов. При этом число подходов не менее двух.1.1 Cleaning anfelia, which is poured with a 0.2% alkali solution (a solution of hydroxide or sodium, or potassium, or calcium or a solution of soda ash, etc.), preferably a solution of calcium hydroxide in an electrically insulated chamber equipped with at least one spark gap, which allows the formation of electro-hydraulic shocks in the volume of fluid filling the chamber. When an electric current is supplied in the volume of liquid filling the chamber, an electro-hydraulic shock is formed (which is expressed in the emission from the point of electric discharge of a liquid stream having high pressure at the propagation front and speed, under the influence of which the thalli (branches) of the algae are cleaned of surface contaminants and biological growths Moreover, the duration of the electro-hydraulic treatment is 2-3 minutes, at least two approaches with interruptions of 1-2 minutes. new treatment, but at the same time, it is advisable to reduce the duration of one “turn on” the installation to 1-2 minutes, with a total approach time of about 10 minutes and interruptions of 0.5-1 minute to minimize agar degradation, since this type of treatment also affects the the contents of the thalli, with at least two approaches.
1.2 Внутренняя паровая деструкция талломов, для чего влажные (после извлечения из камеры электрогидравлической обработки) водоросли помещают в СВЧ-печь и обеспечивают прогрев влажных водорослей микроволновым излучением при температуре 100-105°С в течение 1-3 минут, что приводит к закипанию воды, содержащейся в талломах, и повышению внутреннего давления в их объеме, приводящего к разрывам оболочек талломов и тем самым к повышению их проницаемости. Эту операцию повторяют не менее 3 раз с перерывами 1-2 минуты.1.2 Internal steam destruction of thalli, for which wet (after extraction from the electrohydraulic processing chamber) algae are placed in a microwave oven and provide heating of wet algae with microwave radiation at a temperature of 100-105 ° C for 1-3 minutes, which leads to boiling of water, contained in thalli, and an increase in internal pressure in their volume, leading to rupture of the shells of thalli and thereby to an increase in their permeability. This operation is repeated at least 3 times with intervals of 1-2 minutes.
Режимные параметры, наиболее эффективные на этапе подготовки водоросли к экстракции, целесообразно уточнить экспериментально, по отношению к конкретным партиям сырья, отличающимся местом и сроком сбора водоросли. После завершения этого этапа приступают к этапу экстракции агара.The regime parameters that are most effective at the stage of preparing the algae for extraction, it is advisable to clarify experimentally, in relation to specific batches of raw materials, differing in the place and time of collection of algae. After completing this step, the agar extraction step is started.
2. Экстракция2. Extraction
2.1 Приготовление ионной жидкости.2.1 Preparation of ionic liquid.
Глубокие эвтектики - это новый класс ионных жидкостей, имеющих температуру плавления, значительно ниже точек плавления исходных двух соединений, которые образуют эвтектические смеси. Температура плавления глубоких эвтектиков для целей эффективной экстракции агара должна быть ниже 100°C, предпочтительно ниже 75°C. Наиболее подходящим составом ионной жидкости для экстракции агара является смесь мочевины ((NH2)2CO) и холин хлорида (Cholini chloridum), в пропорции от 1:1 до 2:1, которую нагревают от 75 до 85°С, до полного растворения ингредиентов и образования прозрачной ионной жидкости. Как правило, эвтектики образуются между различными солями четвертичных аммониевых оснований и карбоновых кислот. Учитывая большое разнообразие получающихся при этом глубоких эвтектиков, могут использоваться и другие составы, подходящие по своим термодинамическим характеристикам.Deep eutectics are a new class of ionic liquids having a melting point well below the melting points of the original two compounds that form the eutectic mixtures. The melting point of deep eutectics for efficient agar extraction should be below 100 ° C, preferably below 75 ° C. The most suitable ionic liquid composition for agar extraction is a mixture of urea ((NH 2 ) 2 CO) and choline chloride (Cholini chloridum), in a ratio of 1: 1 to 2: 1, which is heated from 75 to 85 ° C, until completely dissolved ingredients and the formation of a clear ionic liquid. As a rule, eutectics are formed between different salts of Quaternary ammonium bases and carboxylic acids. Given the wide variety of resulting deep eutectics, other compositions suitable for their thermodynamic characteristics can be used.
Кроме того, гидромодуль водоросль/эвтектик равен 1:10.In addition, the algae / eutectic hydromodule is 1:10.
2.2 Растворение агара ионной жидкостью (глубоким эвтектиком).2.2 Dissolution of agar by ionic liquid (deep eutectic).
Водоросли, подвергшиеся паровой деструкции, помещают в предварительно разогретую ионную жидкость (ориентировочно ее температура должна составить от 80 до 100°С). Гидромодуль водоросль/эвтектик составляет 1:10, что обеспечивает эффективное извлечение и растворение агара, даже при однократной схеме (без повторного экстрагирования). Начальный этап экстрагирования агара (его растворение в ионной жидкости) целесообразно проводить в емкости, помещенной в СВЧ-печь, или промышленную СВЧ-камеру, обеспечивающую возможность прогрева микроволновым излучением. В процессе растворения агара водоросли периодически помешивают и прогревают микроволновым излучением (не менее 3 раз), поддерживая температуру эвтектика в заявленных пределах. Продолжительность процесса - 10-15 мин. Для уменьшения вязкости раствора возможно добавление к раствору, содержащему эвтектик и растворенный в нем агар, до 10% подогретой до 80°С кипяченой (умягченной) воды.Algae, subjected to steam destruction, are placed in a pre-heated ionic liquid (approximately its temperature should be from 80 to 100 ° C). The algae / eutectic hydromodule is 1:10, which ensures the efficient extraction and dissolution of agar, even with a single regimen (without repeated extraction). The initial stage of agar extraction (its dissolution in an ionic liquid) is expediently carried out in a container placed in a microwave oven or in an industrial microwave chamber that allows heating with microwave radiation. In the process of agar dissolution, the algae is periodically stirred and heated with microwave radiation (at least 3 times), maintaining the eutectic temperature within the stated limits. The duration of the process is 10-15 minutes. To reduce the viscosity of the solution, it is possible to add boiled (softened) water to 10% heated to 80 ° C to a solution containing eutectic and agar dissolved in it.
2.3. Отделение водорослевого остатка.2.3. Separation of algal residue.
Полученный горячий раствор разделяют на водорослевый остаток и раствор агара в эвтектике. Водорослевый остаток процесса растворения агара подвергают как минимум одной повторной экстракции, особенно, если гидромодуль водоросль/эвтектик был больше чем 1: 10. Фильтрат (раствор агара в эвтектике) направляют на разделение (осаждение агара).The resulting hot solution is divided into an algal residue and a solution of eutectic agar. The algal residue of the agar dissolution process is subjected to at least one re-extraction, especially if the algae / eutectic hydromodule was more than 1: 10. The filtrate (agar solution in eutectic) is sent for separation (agar precipitation).
2.4. Осаждение агара.2.4. Precipitation of agar.
Осаждение агара ведут спиртом (в данном случае этиловым), который вводят в раствор агара в эвтектике, свободный от водорослевого остатка. Для более полного выделения агара из раствора осаждение агара из раствора можно повторить несколько раз (два и, возможно, больше). Агар, выпавший в осадок, выделяют фильтрованием и обезвоживают.Agar precipitation is carried out with alcohol (in this case, ethanol), which is introduced into the eutectic solution of agar free of algal residue. For a more complete separation of agar from the solution, the deposition of agar from the solution can be repeated several times (two, and possibly more). Precipitated agar was isolated by filtration and dehydrated.
3. Обезвоживание агара включает его инфракрасную сушку, с вакуумным удалением паров спирта и воды, для чего используют инфракрасные сушилки, снабженные системами вакуумного удаления паров спирта и паров воды, которые регенерируют и повторно используют.3. Agar dehydration includes infrared drying, with vacuum removal of alcohol and water vapor, which uses infrared dryers equipped with vacuum systems for the removal of alcohol vapor and water vapor, which are regenerated and reused.
4. Регенерация рабочих жидкостей (глубокий эвтектик и этиловый спирт).4. Regeneration of working fluids (deep eutectic and ethyl alcohol).
4.1 Регенерация эвтектика (ионной жидкости) заключается в том, что спиртосодержащий раствор ионной жидкости, оставшийся после отделения агара, фильтруют для удаления механических примесей, после чего для удаления воды и спирта его подвергают нагреванию до 105°С, с вакуумным удалением паров спирта и воды, которые затем регенерируют и повторно используют.4.1 Regeneration of the eutectic (ionic liquid) is that the alcohol-containing solution of the ionic liquid remaining after separation of the agar is filtered to remove mechanical impurities, after which it is heated to 105 ° C to remove water and alcohol, with vacuum removal of alcohol and water vapor which are then regenerated and reused.
4.2 Регенерация загрязненного и обводненного спирта предусматривает его фильтрование и прогрев фильтрата до температуры 80-95°С, с вакуумным удалением паров спирта.4.2. Regeneration of contaminated and watered alcohol involves filtering it and heating the filtrate to a temperature of 80-95 ° C, with vacuum removal of alcohol vapor.
4.3. Очистка воды предусматривает дистилляцию водной фракции, оставшейся после отгонки спирта.4.3. Water purification involves the distillation of the aqueous fraction remaining after distillation of the alcohol.
5. Утилизация водорослевого остатка.5. Disposal of algal residue.
Водорослевый остаток, состоящий из целлюлозы, моно- и полисахаридов и минеральных солей подвергают стандартной процедуре гидролиза для разложения на простые сахара. Раствор сахаров направляется на сбраживание на этиловый спирт. Этиловый спирт поступает в технологический процесс для компенсации вследствие технологических потерь.The algal residue consisting of cellulose, mono- and polysaccharides and mineral salts is subjected to a standard hydrolysis procedure for decomposition into simple sugars. The sugar solution is sent to fermentation to ethanol. Ethyl alcohol enters the process to compensate for process losses.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015137988/13A RU2603912C1 (en) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | Method for producing agar |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015137988/13A RU2603912C1 (en) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | Method for producing agar |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2603912C1 true RU2603912C1 (en) | 2016-12-10 |
Family
ID=57776692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015137988/13A RU2603912C1 (en) | 2015-09-07 | 2015-09-07 | Method for producing agar |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2603912C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770383C2 (en) * | 2019-12-04 | 2022-04-15 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии" (ФГБНУ "ВНИРО") | Method for producing gel-forming polysaccharide agar from red algae |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU99226A1 (en) * | 1953-02-04 | 1953-11-30 | Э.С. Эпштейн | The method of obtaining agar jellus from algae Far Eastern anfeltia |
| RU2435443C1 (en) * | 2010-05-20 | 2011-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии" (ФГУП "ВНИРО") | Universal method for production of agar from red algae (agarophites) |
-
2015
- 2015-09-07 RU RU2015137988/13A patent/RU2603912C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU99226A1 (en) * | 1953-02-04 | 1953-11-30 | Э.С. Эпштейн | The method of obtaining agar jellus from algae Far Eastern anfeltia |
| RU2435443C1 (en) * | 2010-05-20 | 2011-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии" (ФГУП "ВНИРО") | Universal method for production of agar from red algae (agarophites) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2770383C2 (en) * | 2019-12-04 | 2022-04-15 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии" (ФГБНУ "ВНИРО") | Method for producing gel-forming polysaccharide agar from red algae |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103755834B (en) | A kind of method of preparing active peptide powder and chitin from shrimp crab accessory substance | |
| KR102077699B1 (en) | Method of extract silica from rice husk | |
| CN103805071B (en) | Extraction method of deep-sea fish gelatin | |
| KR102054081B1 (en) | Liquid fertilizer and manufacturing method thereof | |
| CN103073652A (en) | Method for extracting polysaccharide of spirulina platensis | |
| CN104939159A (en) | Kelp powder producing method | |
| CN102732592A (en) | Method for preparing freshwater fish bone gelatin by enzyme process | |
| US20020098553A1 (en) | Process for producing carrageenan with reduced amount of insoluble material | |
| RU2603912C1 (en) | Method for producing agar | |
| CN106617115B (en) | Method for separating soluble dietary fiber from waste liquid of momordica grosvenori production | |
| CN107904016B (en) | Red algae essential oil and preparation method thereof | |
| CN102617755A (en) | Simple and easy process for preparing chitosan by utilizing shrimp shells or processed residues of shrimp shells | |
| CN107540757B (en) | Method for decoloring carrageenan in assistance of enzyme method | |
| JP4468665B2 (en) | Production method of plant chitosan | |
| CN107641159B (en) | Production process of low-viscosity whitening carrageenan | |
| JP2006158354A (en) | Method for extracting eggshell membrane hydrolysis protein containing collagen from eggshell membrane using ultrasonic wave | |
| CN108300565A (en) | A method of it is mixed fatty acid extracted from the wet algal gel of microalgae using subcritical water | |
| EP3253805B1 (en) | Process for obtaining inulin from roots of the cardoon plant. | |
| RU2657499C1 (en) | Process for obtaining melanin from sunflower husks | |
| Kaliaperumal et al. | Commercial scale production of agar from the red alga Gracilaria edulis (Gmelin) Silva | |
| RU2435443C1 (en) | Universal method for production of agar from red algae (agarophites) | |
| RU2189990C1 (en) | Method of preparing highly purified agar and agarose from red alga ahnfeltia tobuchinskaya | |
| RU2737442C1 (en) | Method for processing sea herb of zosteraceae family to produce a product in form of powder and extract | |
| RU2770383C2 (en) | Method for producing gel-forming polysaccharide agar from red algae | |
| CN104163877A (en) | Preparation method of chondroitin sulfate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180908 |