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

1、本課題在CO2分壓下，利用近臨界水獨(dú)特的性質(zhì)研究了魚(yú)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(shí)間、CO2分壓和反應(yīng)壓力對(duì)氨基酸總收率的影響，并通過(guò)正交試驗(yàn)，篩選出最佳水解工藝條件，同時(shí)進(jìn)一步研究魚(yú)類廢棄物在CO2分壓下近臨界水中水解制備氨基酸的動(dòng)力學(xué)方程。為解決魚(yú)類廢棄物對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)魚(yú)類廢棄物的資源化利用提供科學(xué)的方法和依據(jù)。 實(shí)驗(yàn)首先研究了5.0MPa(±0.5M)壓力時(shí)，不同反應(yīng)溫度對(duì)氨基酸總收率的影響。在低

2、溫時(shí)，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(shí)，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(shí)間對(duì)氨基酸總收率的影響。在一定溫度下，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，氨基酸的總收率逐漸增加，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過(guò)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(shí)間不同。 在溫度為513K時(shí)，以有無(wú)CO2做一組對(duì)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(shí)的時(shí)間點(diǎn)也略有提前。然后以反應(yīng)時(shí)間為30min時(shí)，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(shí)間為30min，CO2分壓為2.9MPa(±0.5M)時(shí)，通入N2，以此觀察不同溫度下，壓力對(duì)其影響。結(jié)果可得，壓力對(duì)氨基酸的總收率影響不大。 接著，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)確定了CO2分壓下近

4、臨界水中魚(yú)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(shí)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(shí)驗(yàn)，氨基酸的總收率為31.53％。 本文隨后進(jìn)行了水解動(dòng)力學(xué)的研究。由于現(xiàn)有儀器很難直接對(duì)魚(yú)類廢棄物中的蛋白質(zhì)進(jìn)行定性定量測(cè)定，通過(guò)文獻(xiàn)查閱，可知傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，酸水解蛋白的方法產(chǎn)率最高，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，鹽酸水解魚(yú)類廢棄物蛋白所得最高產(chǎn)率大于本實(shí)驗(yàn)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(yú)類廢棄物蛋白，以其最高產(chǎn)率46.16％，視為魚(yú)類廢棄物完全水解時(shí)的氨基酸總收率。 最后建立動(dòng)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(shí)間為30min的條件下，水解反應(yīng)得到不同時(shí)間點(diǎn)的氨基酸，將其收率與魚(yú)類廢棄物完全水解時(shí)氨基酸總收率的比值來(lái)表征魚(yú)類廢棄物的水解率。結(jié)果表明魚(yú)類廢棄物蛋白水解反應(yīng)級(jí)數(shù)為1.28，493K，513K，