キトサン生成方法

专利摘要:
甲殻類の殻等の自然に存在するキチン含有の生のマテリアルからのキトサン生成方法であって、生のマテリアル（例、エビの殻）から非キチン質が豊富な有機マテリアル（例、エビの肉）を除去する任意の前処理工程を含む方法である。任意の前処理の後に、低濃度の塩酸溶液を用いる脱ミネラル工程、及び低濃度の水酸化ナトリウム溶液を用いる脱タンパク質工程が続き、その後、脱アセチル化工程が続く。それは、Ｎ−アセチルグルコサミン（キチン）からアセチル基を除き、アミン基を形成し、ｄ−グルコサミン（キトサン）を産生する。各工程の後に、洗浄工程が続き、好ましくは約６５℃を超えない温度で、製品を乾燥させる。最終的なキトサン製品を生成するために、公知の精製及び挽砕工程が用いられ得る。該生成方法は、実質的に同一又は類似の一連のタンク及び乾燥機（適切に相互接続される）を含む装置において行われる。
公开号:JP2011515541A
申请号:JP2011500927
申请日:2009-03-18
公开日:2011-05-19
发明作者:ブリストウ、ジョセフ
申请人:アグラテック インターナショナル インコーポレイテッド；
IPC主号:C08B37-08

专利说明:

[0001] 本発明は、自然に存在するキチン含有マテリアルからキトサンを生成する方法に関する。]
背景技術

[0002] キチン（Ｃ８Ｈ１３ＮＯ５）ｎは、自然に存在するＮ−アセチルグルコサミンの多糖類であり、さまざまなソース（ｓｏｕｒｃｅｓ）、特に海洋動物の外骨格から入手可能である；例えば、キチンは、甲殻類の殻の主成分である。非特許文献１を参照にする（この記載は、本明細書中に参照として組み入れられる）。]
[0003] 以下の文献は、キトサン生成のためのさまざまなスキームが記載されている多数のうちの典型例である（特許文献１〜５）。]
[0004] 米国特許出願公開第２００６／０２０５９３２号明細書
中国特許出願公開第１３７１９２２号明細書
中国特許出願公開第１１５８３３５号明細書
中国特許出願公開第１０１１７７３２８号明細書
米国特許第４，０６６，７３５号明細書]
先行技術

[0005] Ｍａｔｈｕｒ，Ｎ．Ｋ．ａｎｄ Ｎａｒａｎｇ，Ｃ．Ｋ．；“Ｃｈｉｔｉｎ ａｎｄ ｃｈｉｔｏｓａｎ，ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ｆｒｏｍ ｍａｒｉｎｅ ａｎｉｍａｌｓ”；Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ；ｖ．６７，１９９０，ｐ． ９３８]
課題を解決するための手段

[0006] 概して、本発明の生成方法は、前処理（すべての場合で必要ではない）、脱ミネラル、脱タンパク質、脱アセチル化及び乾燥（各工程後に水洗浄を行う（言うまでもなく、乾燥及び脱水工程で除く））の工程を含む、キトサンの生成方法を含む。該生成方法の工程は好ましくは、記載された順序で行われる。出発マテリアルは、甲殻類の殻、例えばエビの処理で生じるエビの殻の廃棄物といった、自然に存在するいかなるキチン源でもよい。本発明のプロセスは、先行技術のいずれかであるキトサンの脱色工程の必要なしに、白色の医療グレートの品質のキトサンを提供する。]
[0007] さらに具体的には、本発明によれば、自然に存在するキチン源からキトサンを生成するための方法が提供される。該プロセスは下記の工程を含む。自然に存在するキチン源は、該キチン源を脱ミネラル（時に、“ＤＭＩＮ”という）塩酸溶液に浸し（好ましくは約０．５Ｍ〜約２ＭのＨＣｌ、より好ましくは約０．９Ｍ〜約１．１ＭのＨＣｌ、温度約２０℃〜約３０℃、より好ましくは温度約２２℃〜約２６℃、ＤＭＩＮ時間は、好ましくは約０．５時間〜約２時間、より好ましくは約０．７５時間〜約１．２５時間）、その後、酸性溶液から脱ミネラルされたキチン源を分離し、ＤＭＩＮ洗浄水中で該キチン源を洗浄し（ＤＭＩＮ洗浄時間は、好ましくは約０．５時間〜約２時間、より好ましくは約０．９時間〜約１．１時間）、及びその後、ＤＭＩＮ洗浄水から脱ミネラルされたキチン源を分離することにより、脱ミネラルされる。脱ミネラルされたキチン源は、脱タンパク質（時に、“ＤＰＲＯ”という）が行われる。それは、ＤＰＲＯ水酸化ナトリウム溶液中（ＮａＯＨを好ましくは約１％ｗ／ｖ〜約１０％ｗ／ｖ、より好ましくは約４％ｗ／ｖ〜約６％ｗ／ｖ含有し、温度は、好ましくは約６０℃〜約８０℃、より好ましくは約７０℃〜約７５℃、ＤＰＲＯ時間は、好ましくは約４時間〜約２４時間、より好ましくは約４時間〜約６時間）で脱ミネラルされたキチンを処理し、その後、脱タンパク質水酸化ナトリウム溶液からＤＭＩＮ及びＤＰＲＯされたキチン源を分離し、ＤＰＲＯ洗浄水中で分離されＤＭＩＮ及びＤＰＲＯされたキチン源を洗浄し（ＤＰＲＯ洗浄時間は、好ましくは約０．５時間〜約２時間、より好ましくは約１時間）、及びその後、脱タンパク質洗浄水からＤＭＩＮ及びＤＰＲＯキチン源を分離することにより行われる。残りの水はその後、ＤＭＩＮ及びＤＰＲＯされたキチン源から分離される。脱タンパク質工程により得られた該キチン源は、高濃度の水酸化ナトリウム脱アセチル化（時に、“ＤＥＡＣ”という）溶液に浸される（ＮａＯＨを好ましくは約４０％ｗ／ｗ〜約５０％ｗ／ｗ、より好ましくは約４５％ｗ／ｗ〜約５０％ｗ／ｗ含有し、温度は約９０℃〜約１１０℃、ＤＥＡＣ時間は、脱タンパク質工程により得られた該キチン源のアセチル基をアミン基に変換し、それによりキチンバイオポリマーのモノマーとしてのｄ−グルコサミンを有するキトサンバイオポリマーを形成するのに十分な時間である）。得られたキトサンバイオポリマーは、ＤＥＡＣ溶液から分離され、分離されたキトサンバイオポリマーは、ＤＥＡＣ洗浄水中で洗浄され（ＤＥＡＣ洗浄時間は、好ましくは約１時間〜約３時間、より好ましくは約０．９時間〜約１．１時間である）、その後ＤＥＡＣ洗浄水からキトサンバイオポリマーを分離する。残りの水はその後、キトサンバイオポリマーから分離される。その後、空気中で乾燥させる（温度は、好ましくは約５０℃〜約６５℃であり、より好ましくは約５０℃〜約６０℃であり、時間は、好ましくは約４時間〜約６時間、より好ましくは約２時間〜約５時間である）。医療グレートの品質のキトサンを提供するために、該キトサンバイオポリマーの水分含有量を１０％未満に低減させる。]
[0008] 本発明の他の態様では、前述の生成方法において、自然に存在するキチン源から、非キチン質が豊富な有機マテリアルを除くために、任意であり、初期段階に行われる前処理（時に、“ＰＴＲＴ”という）工程が提供される。それは、低濃度の前処理水酸化ナトリウム溶液で該キチン源を処理する（好ましくはＮａＯＨを約１％ｗ／ｖ〜約４％ｗ／ｖ含有し、約２時間〜約２４時間、温度は好ましくは約２０℃〜約３０℃である）ことにより行われる。前処理されたキチン源は、前処理水酸化ナトリウム溶液から分離され、その後、前処理されたキチン源は、ＰＴＲＴ洗浄時間が好ましくは約０．５時間〜約２時間で、洗浄される。]
[0009] 本発明の他の態様は、後述の工程の単独、又は適切な組み合わせの１又は２以上を提供する。自然に存在する該キチン源は、海洋動物の外骨格を含み得る；自然に存在する該キチン源は、甲殻類の殻を含み得る；自然に存在する該キチン源は、エビの殻を含み得る；脱ミネラル工程は、脱タンパク質工程の前に行ってもよい；脱アセチル化工程から得られる該キトサンポリマーは、フレーク状であり、その後、粉末状に挽砕される；該生成方法の１又は２以上の付加的な工程が提供されてもよく、付加的な該工程は、異物、ヒ素、水銀、鉛、及び他の重金属、ならびに該キチン源からの微生物学的混入物質を本質的に除去することからなる；上述の生成工程のいずれか又はすべてにおいて規定されるもの以外の、該キトサン製品の白色化をめざす付加的な生成工程は、除かれてもよい。]
図面の簡単な説明

[0010] 本発明の一態様による、エビの殻からキチンを抽出するための生成ラインの平面図である。
本発明の一態様による、キチンからキトサンに変換するための生成ラインの平面図である。
図１及び図２の生成ラインにおいて用いられる、典型的な生成タンクの横断立面図である。
図３の生成タンクの概略平面図である。
図３Ａの図における位置から左回りに９０°回転した、図３の生成タンクの横断立面図である。] 図１ 図２ 図３ 図３Ａ
[0011] 本発明の該プロセスのすべての工程は、図３、図３Ａ及び図３Ｂの図で示されるタイプの、実質的に同型の一連のシリンダー状のタンク／スクリーン／ミキサーのアレンジメント（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）により、便利に実施され得る。必要とされるいくつかの反応器の実質的な均一性は、初期資本投資ならびに維持及び修理において、経済性をもたらす。多数のポンプが図において示されているが、付番されておらず、又は特に言及されていない。それらの機能は、ポンプの位置及び生成方法の記述から、当業者に明らかである。下記に記載のすべての処理後の洗浄のために用いられる水は、該生成方法が行われている設備に供給される、加熱されていない温度の水である。] 図３ 図３Ａ 図３Ｂ
[0012] （前処理工程）
該前処理工程は、該キチン源が、非キチン質が豊富な有機マテリアルを多量に含む場合に限り必要とされるという意味では、任意的である（“非キチン質が豊富な有機マテリアル”という用語は、キチンを含まないマテリアルを含む）。このような場合、該前処理工程は、キチンの有機源から非キチン質が豊富な有機マテリアルを除くために用いられる。例えば、エビの殻から、残っているエビの肉を除くため、である。当然のことながら、他の海洋生物の外骨格（殻、特には甲殻類の殻）は主要な天然のキチン源であり、本発明の生成方法で用いるのに適しているが、以下の記載は、自然に存在するキチン源としてのエビの殻に関する。他の天然のキチン源としては、例えば、菌類、藻類、酵母菌、昆虫、及びいくつかの植物が挙げられる。]
[0013] エビの殻の廃棄物からの、非キチン質が豊富な有機マテリアルの除去は、低濃度の水酸化ナトリウム前処理溶液、例えば１％ｗ／ｖＮａＯＨを用いることにより行われる。この工程は、非キチン質が豊富な有機マテリアル（例えば、エビの処理機により捨てられるエビの殻に存在するエビの肉）が、多量に存在する場合に必要とされる。該前処理工程において、エビの殻の表面から少量のタンパク質も除かれ得る。それは、後の脱タンパク質工程でのタンパク質の除去において一助となる。]
[0014] 図１で示されるように、該殻は、矢印１で示されるように、前処理タンク１０に導入される。該殻は、室温で２時間、低濃度の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶液に浸され、電動ミキサー１２により攪拌される。タンク１０における液体／固体比は、エビの殻１ｋｇにつき水酸化ナトリウム溶液６Ｌであってもよい（６Ｌ／ｋｇは、０．７２ｇａｌ／ｌｂｍに等しい）。実験室での実験においては、ベンチスケールとラージスケールの両方で、エビの該殻は典型的には、攪拌なしで低濃度の水酸化ナトリウム溶液に一晩浸された。観察によれば、該殻は２時間以内は“クリーン（ｃｌｅａｎ）”であり、攪拌の存在は、非キチン質が豊富な有機マテリアル（それは、エビの肉である）除去のプロセスの一助となる、ことが示唆された。それゆえ、エビの殻の機械的な攪拌を伴う該前処理プロセス時間は、安全に、室温で約２時間であってもよい。] 図１
[0015] 該前処理プロセスの完了後、前処理されたエビの殻は、前処理洗浄工程に移送される。それは、エビの殻を、ライン１４を通って、前処理洗浄タンク１８の上部に設置される固定スクリーン１６に、ポンプで汲み上げることにより行われる。使用済みの水酸化ナトリウムの液体は、固定スクリーン１６によりエビの殻から分離され、ライン２０を通って廃水処理システム（図示せず）に汲み上げられる。エビの殻は、前処理洗浄タンクにおいて水の中に投入され、電動ミキサー２２により機械的に攪拌される。前処理洗浄タンク１８における液体／固体比は、処理されたエビの殻１ｋｇにつき約６Ｌである（６Ｌ／ｋｇは、０．７２ｇａｌ／ｌｂｍに等しい）。エビの殻が洗浄タンク１８に加えられた時点で、該液体は固定スクリーンを通して循環される。そこでは、該前処理洗浄水は除去され、廃水処理システム（図示せず）に送られる。エビの殻は該洗浄タンク１８に戻る。同時に、液体／固体比を維持するために、図示されない方法により、新鮮な水が該洗浄タンク１８に加えられる。このプロセスは、約１時間行われ、その後、水／エビの殻の混合物は、後述に記載のとおり、脱ミネラルタンク２６に送られる。]
[0016] （脱ミネラル）
エビの殻は、本質的に３成分を含む：ミネラル、タンパク質及びキチンである。該脱ミネラル工程は、低濃度の塩酸溶液（例えば、１ＭのＨＣｌ）を用いてエビの殻におけるミネラルを除去する。]
[0017] 前処理されたエビの殻は、ライン２４を通って、該前処理洗浄タンク１８から固定スクリーン２８に汲み上げられる。そこでは、該液体がクリーン（ｃｌｅａｎ）な殻から分離され、ライン３０を通って、廃液処理システム（図示せず）に汲み上げられる。エビの殻は、スクリーン２８から脱ミネラルタンク２６に落とされる。常温の水が、電動ミキサー３２により攪拌される。すべてのエビの殻が該タンク２６に加えられた後、該タンク２６において１ＭのＨＣｌ脱ミネラル溶液を作るために必要とされる高濃度のＨＣｌ（２２°Ｂｅ（ボーメ））量が計測され、２０分間にわたって該液体に投入される。該プロセスにおける高濃度のＨＣｌの計測及び投入は、酸とミネラル（後者は主として炭酸カルシウムを含む）との間の反応からの、二酸化炭素の産生に起因する、過剰な形成を防ぐ。該溶液は、約１時間、室温で混合され、この時間は、ＨＣｌが計測されて該液体に投入される時間を含む。脱ミネラルタンク２６における液体／固体比は、クリーン（ｃｌｅａｎ）な殻１Ｋｇにつき約４Ｌである（４Ｌ／ｋｇ又は０．４８ｇａｌ／ｌｂｍ）。該処理時間の終わりに、脱ミネラルされたエビの殻が、ライン３４を通って、脱ミネラル洗浄タンク３６の上部に設置される固定スクリーン３５に汲み上げられる。脱ミネラル液体は、脱ミネラルされたエビの殻から、固定スクリーン３５において分離され、該液体は、ライン３７を通って廃水処理システム（図示せず）に汲み上げられる。エビの殻は、脱ミネラル洗浄タンク３６に入れられる。]
[0018] 洗浄タンク３６における脱ミネラル洗浄工程は、前処理洗浄工程と同様に行われる。液体／固体比は、脱ミネラルされた殻１キログラムにつき４Ｌである（４Ｌ／ｋｇ又は０．４８ｇａｌ／ｌｂｍ）。該殻が電動ミキサー３８による攪拌で１時間洗浄された時点で、水／脱ミネラルされた殻の混合物は、後述のように、脱タンパク質工程に汲み上げられる。]
[0019] （脱タンパク質）
脱タンパク質工程は、低濃度の水酸化ナトリウム溶液（例えば、約５％ｗ／ｖのＮａＯＨ）を用いて、エビの殻からタンパク質を除去する。脱タンパク質工程が完了すると、残っている成分は、バイオポリマーキチンである。]
[0020] 脱ミネラルされたエビの殻は、ライン４０を通って、脱ミネラル洗浄タンク３６から、脱タンパク質タンク４４ａ、４４ｂの上部にそれぞれ位置する固定スクリーン４２ａ、４２ｂに汲み上げられる。脱ミネラル液体は、スクリーン４２ａ、４２ｂにおいて脱ミネラルされた殻から分離され、ライン４６ａ、４６ｂをとって、廃水処理システム（図示せず）に汲み上げられる。脱ミネラルされた殻は、脱タンパク質タンク４４ａ、４４ｂに入り、そこでは約７０℃に熱せられた５％ｗ／ｖのＮａＯＨ脱タンパク質溶液が、電動ミキサー４３ａ、４３ｂにより攪拌されている。プロセスラインのデザイン及びプロセスタイムテーブルの決定において、脱タンパク質工程のためには、他の工程の場合のような１つの（タンクの）代わりに、２つの生成タンクを有することが好都合となる。２つの脱タンパク質タンクを用いることで、単一のラインにより１日で処理されるエビの殻の６つのバッチが可能となった。その結果、１つの生成ラインの処理能力を向上させ、必要とされる生成ラインの数を減らし、資本コストを削減できる。該溶液は、温度が約７０℃に維持されている脱タンパク質タンク４４ａ、４４ｂにおいて、６時間混合される。脱タンパク質タンク４４ａ、４４ｂにおける液体／固体比は、脱ミネラルされた殻１Ｋｇにつき約４Ｌである（４Ｌ／ｋｇ又は０．４８ｇａｌ／ｌｂｍ）。実験室において行われる脱タンパク質工程は、時間で４時間から１９時間（一晩の操作）の範囲であった。４時間より長いプロセス時間は、該プロセスのキトサン製品の品質において顕著な違いを作らなかった。しかし、該プロセスのタイミングのスキームは、脱タンパク質工程において６時間の処理時間により恩恵を受けた。]
[0021] 脱タンパク質工程処理時間の終了後、得られたキチンはライン４８を通って、脱タンパク質タンク４４ａ、４４ｂから固定スクリーン４９に汲み上げられる。そこでは、該液体が該キチンから分離される。該液体は、ライン５１を通って廃水処理システム（図示せず）に送られ、該キチンは脱タンパク質洗浄タンク５０に入れられる。そこには、図示されない方法により洗浄水が供給される。該洗浄工程は、前の洗浄工程と同様に行われ、電動ミキサー５２による攪拌を伴い室温で行われる。液体／固体比はキチン１Ｋｇにつき約４Ｌである（４Ｌ／ｋｇ又は０．４８ｇａｌ／ｌｂｍ）。該キチンが１時間洗浄された時点で、水／キチンの混合物は、ライン５４を通って、単一のベルトプレス５８の上部に備えられた固定スクリーン５６に汲み上げられる。脱タンパク質洗浄水は、該キチンから分離され、ライン５６ａ及び５８ａを通って、それぞれスクリーン５６及びベルトプレス５８から廃水される。該キチンは、該ベルトプレス５８に落下し、該キチンから過剰な水が絞られる。該キチンはその後、スクリューオーガー６０により（又は、コンベアベルト若しくは他の適切な方法により）、回転乾燥機６２に移送される。それは、乾燥機モーター６４により回転されている。乾燥温度は、キトサン製品の乾燥に関連して、後述の段落００２８に記載されるのと同じである。該乾燥機６２は、オーガー６８、７０（又は、スクリューコンベア若しくは同様のもの）及びリバーシブルコンベアベルト７２から構成されるリターンシステム６６を包含する。リターンシステム６６は、部分的に乾燥されたキチンを、適切な程度にマテリアルを乾燥させるために、１又は２回以上、該乾燥機６２に再導入するために操作されてもよい。適切な乾燥は、キチンに重要である。なぜならば、キチンに水分がより多く含まれると、図２に関連して後述される脱アセチル化工程おける水酸化ナトリウム溶液の濃度をより下げることとなるからである。脱アセチル化工程において、水酸化ナトリウム溶液の濃度を下げることは、同時に脱アセチル化プロセスの有効性を低減させることとなる。] 図２
[0022] ホッパ７４は、乾燥機６２から乾燥させたキチンを排出するために、乾燥機６２により供給を受け、乾燥されたキチンは、エア輸送パイプ７６（又は、他の適切な手段）により、保存タンク（図示せず）に、直接図２及び後述で示されるキトサン生成物ラインに、又は他の処理工程に輸送される。] 図２
[0023] 前述のＭａｔｈｕｒ／Ｎａｒａｎｇの文献は、脱ミネラル及び脱タンパク質工程の順序は、処理される殻に応じて、入れ替えられ得ることを示唆する。実験室での実験は、エビの殻を用いて、脱ミネラルに先立ち脱タンパク質、及びその逆もまた同様に行われた。より良い結果は、脱タンパク質工程の前に脱ミネラルを行うことより得られることが見出された。特定の理論に縛られることを望むものではないが、脱タンパク質の前に脱ミネラルを行うことより得られるより良い結果の理由は、２工程においてターゲットとされる分子のサイズにあるだろうと考えられる。ミネラルは、タンパク質よりも非常に小さい分子であり、より多数ある；それゆえ、タンパク質の加水分解は、ミネラルが存在しない場合に、より容易に成し遂げられ得る。それは、甲殻類を含む他の海洋動物の殻にもあてはまる。]
[0024] （脱アセチル化）
図２は、図１において示される生成物ラインにより生成されるキチンからキトサンを生成するための生成ラインを示す。脱アセチル化工程は、Ｎ−アセチルグルコサミン（キチンモノマー）からアセチル基を除去し、アミン基を作るために用いられる。それにより、キトサンモノマーとしてのｄ−グルコサミンが生じ、バイオポリマーキトサンを形成する。変換されたキチンモノマーの数、又は脱アセチル化の程度（パーセンテージとして表現される）は、脱アセチル化工程の有効性の目安となる。高い程度のアセチル化が当然のごとく望まれる。] 図１ 図２
[0025] 図１に関連して記載されるプロセスにより得られた乾燥キチンは、パイプ７６を通って、高濃度の水酸化ナトリウム脱アセチル化溶液に加えられる。それは、脱アセチル化タンク７８における約１００℃の温度の約５０％ｗ／ｗのＮａＯＨであり、電動ミキサー８０により攪拌される。脱アセチル化タンク７８に供給された該キチンは、該キチンから残存水をできる限り除去することにより、適切な程度に乾燥させた。それは、水の量を減らし、その結果、脱アセチル化タンク７８における高濃度の水酸化ナトリウムの希釈の量を減らすためである。残存水の除去は、いかなる適切な手段、例えば、絞る、最大温度６５℃で加熱する、又は絞ること及び加熱することの組み合わせにより行われてもよい。脱アセチル化タンク７８における液体／固体比は、キチン１Ｋｇにつき約５０Ｌである（５０Ｌ／ｋｇ又は５．９９ｇａｌ／ｌｂｍ）。この工程は、約３時間行われる。該処理時間が終了した時点で、キトサン／水酸化ナトリウム脱アセチル化溶液は、ライン８２を通って、単一のベルトプレス８６の上部に設けられた固定スクリーン８４に汲み上げられる。該水酸化ナトリウム脱アセチル化溶液は、固定スクリーン８４においてキトサンから分離され、ライン８８を通ってサージタンク９０に汲み上げられる。キトサンは、ベルトプレス８６上に落下し、過剰な水酸化ナトリウム溶液が絞られる。それはまた、ライン８８ａ及び８８を通って、サージタンク９０に送られる。サージタンク９０における液体は、ライン９２及びフィルターシステム９４を通って、使用済み水酸化ナトリウム貯蔵タンク９６に汲み上げられる。タンク９６における水酸化ナトリウムは、ライン９８を通って、脱アセチル化タンク７８に汲み上げられることにより、再利用される。] 図１
[0026] キトサンはその後、ベルトプレス８６から水平オーガー１００及び鉛直オーガー１０２を通って、脱アセチル化洗浄タンク１０４に移送される。脱アセチル化洗浄タンク１０４は、前の工程の洗浄タンクと同様に機能する。該キトサンが電動ミキサー１０６により攪拌され、常温で約１時間脱アセチル化洗浄水において洗浄された時点で、ライン１０５を通って、単一のベルトプレス１１０の上部に設けられたスクリーン１０８に汲み上げられる。該水は該キトサンから分離され、分離された水は、ライン１０７を取って排水管に送られる。該キトサンはベルトプレス１１０の上に落下し、該キトサンから水が絞られる。この使用済みの脱アセチル化洗浄水は、ライン１０９を通って排水管に送られる。キトサンはその後、オーガー６０’を通って、乾燥機６２’に移送される。]
[0027] オーガー６０’は、リターンシステム６６’の一部であり、実質的には図１のリターンシステム６６と同様であり、リターンシステム６６と同様に機能する。リターンシステム６６’は、乾燥機６２’から移動されたキトサンを乾燥機６２’に戻すことができる。それは、該キトサンを繰り返される乾燥サイクルにさらすためである。適切な乾燥は、重要である。キトサンにおける低い水分含有量が最終製品に所望されるからである。ゆえに、乾燥は可能な限り完全に行うべきである。キトサンの乾燥温度は、しかしながら、約６５℃を超えるべきではない。温度が高くなると、キトサンが白色から淡黄色に変化するからである。リターンシステム６６’は、低温の乾燥機を通る２又は３以上の通過を提供することにより、キトサン乾燥プロセスを助ける。例えば、約３７℃から約６０℃〜６５℃の温度で操作されてもよい。温度の上限は、特に温度変化が起こり得る場合は、キトサンの黄色化が起こらないことを保証するために、６５℃より若干低くてもよい。それゆえ、上限は、例えば約６０℃、６１℃、６２℃、６３℃、若しくは６４℃、又はより低い温度で維持されてもよい。] 図１
[0028] リターンシステム６６’の部品は、プライム記号の追加を除いては、リターンシステム６６と同様に付番される。それらはリターンシステム６６の部品と同様に機能するため、システム６６’及びその機能の詳細な記載を提供する必要はない。エア輸送パイプ７６’は、乾燥させたキトサンを、リターンシステム６６’から包装システム１１２に移送する。そこでは、フレーク状のキトサンが発送用に適切に包装される。明らかに、包装されるかわりに、キトサンの一部又はすべては、パイプ７６’により直接、使用又はさらなる処理のための他の製品ラインに運ばれてもよい。同様に明らかに、他の処理装置（図示せず）が図１又は図２の生成ラインに導入されてもよく、後述のように、キトサンの精製、挽砕等の、公知の方法による他の処理のために適切に配置される。] 図１ 図２
[0029] 図３、３Ａ、及び３Ｂに関して、図１及び２の、スクリーンが備えられたタンクに特有である、生成タンク１１４が示される。生成タンク１１４は、タンク体１１６を備える。それは、（該タンク体に）取り付けられた、モーター１１８ａ（図３Ａ及び３Ｂ）により作動される電動ミキサー１１８を有する。電動ミキサー１１８は、クレードル１２０により、タンク体１１６の上部に支持される。タンク体１１６は、複数の支柱１２２、１２４により支持される。スクリーン１２６はまた、クレードル１２０により保持され、スクリーン注入ライン１２８及びスクリーン排出ライン１３０を有する。それらは、注入ライン１２８を通ってスクリーン１２６にプロセスマテリアルを導入するために、及び排出ライン１３０を通ってスクリーンからの液体を排出させるために接続される。] 図１ 図３ 図３Ａ
[0030] タンク体１１６は当然のごとく、鋼鉄又はガラス繊維といった適切なマテリアルにより作られ得る。上昇する温度で操作される生成タンクのために、図３、３Ａ、及び３Ｂで示されるものと実質的に同様なタンク構造体が利用される。ただし、該タンクが、外部周囲に設けられた蒸気ジャケットを有し、タンク内に熱を維持するためにヒンジ付けされた蓋を備えられる（該蓋はタンク内部へのアクセスが許可される）ことを除く。タンク１１４の内容物は、タンク排出ライン１３２、ポンプ１３４、及びポンプ排出ライン１３６を通って、排出されてもよい。] 図３
[0031] 一般に、キトサン生成プロセスからの廃棄物処理の流れは、地域の排出条件を超える汚染に焦点をあわせている、同様の水性廃棄物の流れと同様の方法で行われる。廃水をより効率的に処理するために、前処理、前処理洗浄、脱タンパク質、脱タンパク質洗浄、及び脱アセチル化洗浄からの廃棄物の流れは、ｐＨが約１３（塩基性廃棄物）である単一の流れを作るよう、混合される。脱ミネラル及び脱ミネラル洗浄からの廃棄物の流れは、結合され、酸性廃棄物を作り出す。それは、後に塩基性廃棄物に加えられる。酸性廃棄物は、塩基性廃棄物に加えられ、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）が溶液から凝集し、該廃水の全体のｐＨを約１０に下げる結果となる。また、水酸化カルシウムを凝集させることにより、懸濁物質を取り込むことで、該廃水をきれいにできる。水酸化カルシウムの凝集物の除去により、廃水は半透明で淡黄色となり、その後、中和され、排水条件を満たすよう処理される。]
[0032] 前述に記載の生成方法によるエビの殻由来のキトサンマテリアルについて、記載される。それにより、脱アセチル化の程度（後述の表１において“ＤＤＡ”）、分子量、水分含有量、及び残存タンパク質及び灰含有量についての、マテリアルの特性が規定される。脱アセチル化の程度（“ＤＤＡ”）は、ｐＨ指示薬としてメチルオレンジを用いる酸塩基滴定に基づき定められた（Ｂｒｏｕｓｓｉｇｎａｃ Ｐ．Ｃｈｉｍ．Ｉｎｄ．Ｇｅｎｉｅ．Ｃｈｉｍ．１９６８，９９：１２４１；Ｄｏｍｓｚｙ Ｊ Ｇ，Ｒｏｂｅｒｔｓ Ｇ Ａ Ｆ．Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．１９８５，１８６：１６７１）。該マテリアルの分子量は、粘度測定に基づき（Ｗａｎｇ Ｗ，Ｂｏ Ｓ，Ｌｉ Ｓ，Ｑｉｎ Ｗ．Ｉｎｔ Ｊ Ｂｉｏｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌ，１３：２８１−２８５，１９９１）、及び標準としてデキストランを用いたゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）により（Ｒａｔａｊｓｋａ Ｍ，Ｗｉｓｎｉｅｗｓｋａ−Ｗｒｏｎａ Ｍ，Ｓｔｒｏｂｉｎ Ｇ，Ｓｔｒｕｓｚｃｚｙｋ Ｈ，Ｂｏｒｙｎｉｅｃ Ｓ，Ｃｉｅｃｈａｎｓｋａ Ｄ．Ｆｉｂｅｒｓ＆Ｔｅｘｔｉｌｅｓ ｉｎ Ｅａｓｔｅｒｎ Ｅｕｒｏｐｅ，１１：５９−６３，２００３）、定められた。水分含有量は、ＡＳＴＭＦ２１０３−０１ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ Ｃｈｉｔｏｓａｎ Ｓａｌｔｓ ａｓ Ｓｔａｒｔｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｔｅｎｄｅｄ ｆｏｒ Ｕｓｅ ｉｎ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ ａｎｄ Ｔｉｓｓｕｅ−Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓにより定められた。残存タンパク質含有量は、Ｐｉｅｒｃｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｒｏｃｋｆｏｒｄ，ＩＬにより製造されたＢＣＡ Ｐｒｏｔｅｉｎ Ａｓｓａｙ Ｋｉｔを利用するビシンコニン酸（“ＢＣＡ”）アッセイにより定められた。残灰含有量は、ＣＨＩＴＯＳＡＮ（Ｔｉｎｇｄａ Ｊｉａｎｇ，Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｐｒｅｓｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ．２００１，ｐ１０８）に記載されるように、５５０℃での燃焼によって定められた。]
[0033] 結果
前述に記載された方法により生成され、及び“サンプルＡ”に示される、キトサン生成物の分析の結果は、下記の表（表２は、ＧＰＣ分子量分析の結果を含む）に示される。サンプルＡは、４４Ｋｇのエビの殻を用いて行われる“ラージスケール”のキトサン生成運転により生成された。サンプルＡは、一晩、前処理し、０．９０９ＭのＨＣｌ溶液中で１．２５時間脱ミネラルし、洗浄し、平均温度７２℃で一晩脱タンパク質し、洗浄し、平均温度１１１℃で５０％のＮａＯＨ溶液中で３時間脱アセチル化し、洗浄し、６５℃で乾燥した。得られたキトサンは、白色のフレークだった。サンプルＡは、精製されず、又は粉に粉砕されなかった。値は、表で示されるように、測定されるサンプル数（ｎ）の平均値±標準偏差として表現される。残存タンパク質含有量は、前述のＢＣＡアッセイの検出限界以下であったことが示される。



（１）脱アセチル化の程度は、除かれたアセチル基の数を、もともと存在するアセチル基の数で割ることにより得られる割合であり、１００を乗じる。
（２）分子量（粘度−平均）の値。



（３）分子量（重量平均）の値。
（４）分子量（数平均）の値。
（５）重量平均分子量の数平均分子量に対する比率。]
[0034] 前述の生成方法により得られたキトサンの特性は、後述に要約される。前述に記載の生成方法は、医療グレードの品質としての保証が与えられるキトサンを生成することができるよう意図された。医療グレードの品質のキトサンの特性に関する基準は定められていないようではあるものの、薬剤グレードのキトサンに関する、インターネットから得られた情報は、表３の“値”項目以下に示されるマテリアルの特性は、医療グレードの品質のキトサンに典型的であることを示唆する。表２が示すように、サンプルＡのキトサンについて報告された値は、医療グレードの品質のキトサンの必要条件を上回る。]
[0035] 前述に記載の生成方法により生成されたキトサンの上記の特性は、すべてのグレードのキトサンのための完璧な出発点としての役割を有する。それは、医療グレードに合致し、及び医療グレードを含むものである。前述に記載された生成工程に加えて、異物、重金属、ヒ素、水銀、鉛、及び微生物学的混入物質を除去するための精製工程が、該技術分野での公知の方法により行われてもよい。また、キトサン粉末（高いグレードのキトサンの一般的な形態と考えられる）を精製するための挽砕工程が行われてもよい。]
[0036] 該プロセスにおけるすべての工程のタンク／スクリーン／ミキサーのアレンジメント（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を利用することで、エビの殻又は他のキトサン含有の生のマテリアルの１日あたりの量を実際上扱うよう、全体のプロセスを見積もることができる。設計者は、タンクのサイズを大きくする、又はエビの殻又は他のキトサン含有の生のマテリアルについて所望の処理速度を得るために、多様なラインを利用する選択肢を有する。各工程におけるマテリアルのロス率は、実験的に測定された。したがって、単一のバッチにおいて処理されるエビの殻の量を知ることで、設計者は、各工程における必要水量及び化学的必要条件ならびにタンクサイズを特定し得る。これらの値は、生成されるキトサンがバッチごとで一致するように、処理コンディション及びタイミングとともに処理コントロールシステムにプログラミングされ得る。]
実施例

[0037] 前述に記載の基本的な４工程の生成方法は、少なくとも工業グレードを有する、一貫した高品質のキトサンを生成する。それは、公知の精製及び挽砕工程を付加することで、より高いグレードのキトサン生成に対する前駆体としての役割を有し得る。該生成方法は、処理されるエビの殻又は他のキトサン含有の生のマテリアルの量を知ることで、容易に見積もり可能である。該生成方法は、エビの殻の廃棄物又は他のキトサン含有の生のマテリアルが利用可能である、いかなる状況にも適合され得る。]

权利要求:

請求項1
（ａ）キチン源を脱ミネラルするのに十分な温度で及び脱ミネラル（時に、“ＤＭＩＮ”という）時間において、該キチン源をＤＭＩＮ塩酸溶液に浸し、その後、該酸性溶液から脱ミネラルされたキチン源を分離し、塩酸及び生じたカルシウム塩を除去するのに十分なＤＭＩＮ洗浄時間において、該キチン源をＤＭＩＮ洗浄水中で洗浄し、その後、該ＤＭＩＮ洗浄水から脱ミネラルされたキチン源を分離することにより、自然に存在するキチン源が脱ミネラルされる工程と、（ｂ）脱ミネラルされたキチン源を脱タンパク質するのに十分な脱タンパク（時に、“ＤＰＲＯ”という）時間において及び温度で、ＤＰＲＯ水酸化ナトリウム溶液中で脱ミネラルされたキチン源を処理し、その後、該脱タンパク質水酸化ナトリウム溶液から脱ミネラル及び脱タンパク質されたキチン源を分離し、脱ミネラル及び脱タンパク質されたキチン源から水酸化ナトリウムを除去するのに十分なＤＰＲＯ洗浄時間において、ＤＰＲＯ洗浄水中で分離され脱ミネラル及び脱タンパク質されたキチン源を洗浄し、その後脱タンパク質洗浄水から脱ミネラル及び脱タンパク質されたキチン源を分離することにより、脱ミネラルされたキチン源をＤＰＲＯさせる工程と、（ｃ）工程（ｂ）において得られた該キチン源から残存水を分離する工程と、（ｄ）工程（ｂ）において得られた該キチン源を水酸化ナトリウム脱アセチル化（時に、“ＤＥＡＣ”という）溶液に浸し、工程（ｃ）から得られた該キチン源のアセチル基をアミン基に変換し、キチンバイオポリマーのモノマーとしてのｄ−グルコサミンを有するキトサンバイオポリマーを形成するのに十分な温度で及びＤＥＡＣ時間において、脱アセチル化を行い、その後、ＤＥＡＣ溶液から得られた該キトサンバイオポリマーを分離し、該キトサンポリマーから水酸化ナトリウムを除去するのに十分なＤＥＡＣ洗浄時間において、ＤＥＡＣ洗浄水中で分離された該キトサンバイオポリマーを洗浄し、その後、ＤＥＡＣ洗浄水から該キトサンバイオポリマーを分離する工程と、（ｅ）残存水はその後、該キトサンバイオポリマーから分離される（該キトサンバイオポリマーはその後、医療グレードの品質のキトサンを提供するために、重量で約１０％未満まで該キトサンバイオポリマーの水分含有量を低減させるのに十分な乾燥時間において、約６５℃以下の温度で空気中で乾燥させる）工程と、を含む、自然に存在するキチン源からのキトサン生成方法。
請求項2
工程（ａ）は、塩酸溶液が約０．５Ｍから約２Ｍであり、温度が約２０℃から約３０℃であり、ＤＭＩＮ時間が約０．５時間から約２時間であり、及びＤＭＩＮ洗浄時間が約０．５時間から約２時間である、ことを含む条件下で行われ、工程（ｂ）は、水酸化ナトリウム溶液がＮａＯＨを約１％ｗ／ｗから約１０％ｗ／ｗ含有し、ＤＰＲＯ温度が約６０℃から約８０℃であり、ＤＰＲＯ時間が約４時間から約２４時間であり、及びＤＰＲＯ洗浄時間が約０．５時間から約２時間である、ことを含む条件下で行われ、工程（ｄ）は、水酸化ナトリウム溶液がＮａＯＨを約４０％ｗ／ｗから約５０％ｗ／ｗ含有し、温度が約９０℃から約１１０℃であり、ＤＥＡＣ洗浄時間が約１時間から約３時間である、ことを含む条件下で行われ、工程（ｅ）は、温度が約５０℃から約６５℃であり、乾燥時間が約２時間から約５時間である、ことを含む条件下で行われる、ことを特徴とする請求項１に記載の生成方法。
請求項3
工程（ａ）は、塩酸溶液が約０．９Ｍから約１．１Ｍであり、温度が約２２℃から約２６℃であり、ＤＭＩＮ時間が約０．７５時間から約１．２５時間であり、及びＤＭＩＮ洗浄時間が約０．９時間から約１．１時間である、ことを含む条件下で行われ、工程（ｂ）は、水酸化ナトリウム溶液がＮａＯＨを約４％ｗ／ｗから約６％ｗ／ｗ含有し、温度が約７０℃から約７５℃であり、脱タンパク質時間が約４時間から約６時間であり、及びＤＰＲＯ洗浄時間が約０．９時間から約１．１時間である、ことを含む条件下で行われ、工程（ｄ）は、水酸化ナトリウム溶液がＮａＯＨを約４５％ｗ／ｗから約５０％ｗ／ｗ含有し、温度が約１００℃から約１１０℃であり、及び脱アセチル化洗浄時間が約０．９時間から約１．１時間である、ことを含む条件下で行われ、工程（ｅ）は、温度が約５０℃から約６０℃であり、乾燥時間が約２時間から約３時間である、ことを含む条件下で行われる、ことを特徴とする請求項１に記載の生成方法。
請求項4
該キチン源から非キチン質の有機マテリアルを除去するために、前処理（時に、“ＰＴＲＴ”という）時間において、ならびに時間及び温度の条件下で、低濃度のＰＴＲＴ水酸化ナトリウム溶液で該キチン源を処理し、その後、前処理されたキチン源を該ＰＴＲＴ水酸化ナトリウム溶液から分離し、及び水酸化ナトリウムを除去するのに十分なＰＴＲＴ洗浄時間において前処理されたキチン源を洗浄することによる、自然に存在するキチン源から非キチン質が豊富な有機マテリアルを除去するための、初期段階のＰＴＲＴ工程をさらに含む請求項１に記載の生成方法。
請求項5
該ＰＴＲＴ水酸化ナトリウム溶液がＮａＯＨを約１％ｗ／ｖから約４％ｗ／ｖ含有する低濃度の前処理水酸化ナトリウム溶液を含み、該ＰＴＲＴ時間が約２時間から約２４時間であり、温度が約２０℃から約３０℃であり、及び該ＰＴＲＴ洗浄時間が約０．５時間から約２時間である、ことを特徴とする請求項４に記載の生成方法。
請求項6
工程（ａ）の条件は、塩酸溶液が約０．９Ｍから約１．１Ｍであり、温度が約２２℃から約２６℃であり、脱ミネラル時間が約０．７５時間から約１．２５時間であり、及び洗浄時間が約０．９時間から約１．１時間であり、工程（ｂ）の条件は、水酸化ナトリウム溶液がＮａＯＨを約４％ｗ／ｖから約６％ｗ／ｖ含有し、温度が約７０℃から約７５℃であり、脱タンパク質時間が約４時間から約６時間であり、及び洗浄時間が約０．９時間から約１．１時間であり、工程（ｄ）の条件は、水酸化ナトリウム溶液がＮａＯＨを約４５％ｗ／ｗから約５０％ｗ／ｗ含有し、温度が約１００℃から約１１０℃であり、及び脱アセチル化洗浄時間が約０．９時間から約１．１時間である、ことを特徴とする請求項１に記載の生成方法。
請求項7
該キチン源は海洋動物の外骨格を含む、ことを特徴とする請求項１、２、４又は５のいずれか１項に記載の生成方法。
請求項8
自然に存在する該キチン源は甲殻類の殻を含む、ことを特徴とする請求項１、２、４又は５のいずれか１項に記載の生成方法。
請求項9
該キチン源はエビの殻を含む、ことを特徴とする請求項１、２、４又は５のいずれか１項に記載の生成方法。
請求項10
脱ミネラル工程（ａ）が脱タンパク質工程（ｂ）の前に行われる、ことを特徴とする請求項１、２、４又は５のいずれか１項に記載の生成方法。
請求項11
工程（ｅ）より得られたキトサンポリマーがフレーク状であり、その後、粉末状に挽砕される、ことを特徴とする請求項１、２、４又は５のいずれか１項に記載の生成方法。
請求項12
工程（ａ）のキチン源の少なくとも１より、及び工程（ａ）のキチン源の処理から得られたキチンマテリアルのいずれかより、異物、ヒ素、水銀、鉛、及び他の重金属、ならびに微生物学的混入物質を本質的に除去することからなる付加的な工程を、さらにもうひとつ含む、請求項１、２、４又は５のいずれか１項に記載の生成方法。
請求項13
キトサン製品の白色化に向けられた付加的な生成工程を除く、請求項１、２、４又は５のいずれか１項に記載の生成方法。