近臨界水中魚類廢棄物水解制備氨基酸的工藝優(yōu)化及反應(yīng)動力學(xué)研究.pdf

1、本課題在CO2分壓下，利用近臨界水獨特的性質(zhì)研究了魚類廢棄物蛋白質(zhì)的水解工藝，討論了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、CO2分壓和反應(yīng)壓力對氨基酸總收率的影響，并通過正交試驗，篩選出最佳水解工藝條件，同時進(jìn)一步研究魚類廢棄物在CO2分壓下近臨界水中水解制備氨基酸的動力學(xué)方程。為解決魚類廢棄物對環(huán)境的污染問題，實現(xiàn)魚類廢棄物的資源化利用提供科學(xué)的方法和依據(jù)。 實驗首先研究了5.0MPa(±0.5M)壓力時，不同反應(yīng)溫度對氨基酸總收率的影響。在低

2、溫時，氨基酸的總收率還不是很大。隨著溫度的升高，氨基酸總收率也逐漸升高。當(dāng)溫度升高到一定值時，氨基酸總收率達(dá)到最大。溫度繼續(xù)升高，氨基酸總收率有所下降。 在5.0MPa(±0.5M)壓力條件下，研究了反應(yīng)時間對氨基酸總收率的影響。在一定溫度下，隨著反應(yīng)時間的增加，氨基酸的總收率逐漸增加，當(dāng)反應(yīng)時間超過一定值后，氨基酸總收率逐漸降低，但不同的溫度達(dá)到總收率的最大值所需時間不同。 在溫度為513K時，以有無CO2做一組對比反

3、應(yīng)。可得CO2使近臨界水水解氨基酸的總收率明顯增加。并且在達(dá)到最高收率時的時間點也略有提前。然后以反應(yīng)時間為30min時，隨著CO2分壓的增加，觀察不同反應(yīng)溫度下，氨基酸總收率的變化。隨著CO2分壓的增加，氨基酸總收率逐漸增大。 隨后以反應(yīng)時間為30min，CO2分壓為2.9MPa(±0.5M)時，通入N2，以此觀察不同溫度下，壓力對其影響。結(jié)果可得，壓力對氨基酸的總收率影響不大。 接著，通過正交實驗確定了CO2分壓下近

4、臨界水中魚類廢棄物水解的最優(yōu)化工藝：CO2分壓為4.9MPa，反應(yīng)溫度為513K，反應(yīng)時間為18min，反應(yīng)壓力(N2通入量)為3.0MPa。按此反應(yīng)條件進(jìn)行實驗，氨基酸的總收率為31.53％。 本文隨后進(jìn)行了水解動力學(xué)的研究。由于現(xiàn)有儀器很難直接對魚類廢棄物中的蛋白質(zhì)進(jìn)行定性定量測定，通過文獻(xiàn)查閱，可知傳統(tǒng)實驗中，酸水解蛋白的方法產(chǎn)率最高，通過實驗證明，鹽酸水解魚類廢棄物蛋白所得最高產(chǎn)率大于本實驗最優(yōu)化工藝條件下的產(chǎn)率，所以我

5、們先用鹽酸水解魚類廢棄物蛋白，以其最高產(chǎn)率46.16％，視為魚類廢棄物完全水解時的氨基酸總收率。 最后建立動力學(xué)方程，在溫度為493K，513K，533K，553K，CO2分壓為4.9MPa，反應(yīng)壓力(N2通入量)為3.0MPa，反應(yīng)時間為30min的條件下，水解反應(yīng)得到不同時間點的氨基酸，將其收率與魚類廢棄物完全水解時氨基酸總收率的比值來表征魚類廢棄物的水解率。結(jié)果表明魚類廢棄物蛋白水解反應(yīng)級數(shù)為1.28，493K，513K，