1.1壳聚糖

甲壳素，又名甲壳质、几丁质，是地球上仅次于纤维素的第二大天然有机化合物，亦是除蛋白质外数量最多的含氮类天然有机化合物，是白色或灰白色无定型、半透明固体。分子呈直链状,链上分布着许多乙酰氨基、羟基，它们形成了大量的分子间和分子内氢键。甲壳素的这种结构使得它的相对分子质量高达数十万甚至数百万，溶解性极差，不溶于水、稀酸、稀碱及绝大部分溶剂，仅溶于甲磺酸、六氟丙酮等溶剂体系。甲壳素在自然界中分布广泛，存在于无脊椎动物的外壳、真菌的细胞壁、昆虫的外骨和内角质层中。甲壳素是一种丰富的多糖资源，在自然界中的年生物合成量高达亿吨，在水产废弃物中的含量丰富。

壳聚糖是甲壳素的 N-脱乙酰基的产物，一般而言，甲壳素的 N-乙酰基脱去达到55%以上即可称为壳聚糖，因此甲壳素与壳聚糖根本性的差别在于脱乙酰度的不同。壳聚糖是白色无定形、半透明略有珍珠光泽的固体，不溶于水和碱性溶液，也不溶于稀的磷酸和硫酸，但可溶于稀盐酸、稀硝酸等无机酸和大多数的有机酸。壳聚糖的分子式为(C6H11NO4)n，化学名称为(1，4)-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖，壳聚糖与纤维素的化学结构非常相似，都可以看作六碳糖的多聚体，分子量达到了几十万甚至几百万。壳聚糖最基本的结构单元是二糖，可以看作是含β(1-4)-2 -乙酰胺基-D-葡糖单元和β(1 - 4)-2-氨基-D-葡糖单元的共聚物。壳聚糖分子链上含有大量的羟基、氨基，还有一些 N-乙酰氨基，它们会形成各种分子内和分子间的氢键，正是因为这些氢键的存在，壳聚糖大分子才会呈现复杂的二级双螺旋结构，就是这些氢键的存在和作用，使壳聚糖具有较高的结晶度，从而具有较稳定的物理化学性质。N-乙酰的脱去度和分子量是壳聚糖的两项重要性能指标，直接影响它的化学性质、生理活性和载药性能。壳聚糖分子链上具有大量的羟基和氨基，因此可发生酯化、酰胺化等多种反应。它来源丰富，无毒无害，无污染，生物相容性及可降解性，已应用于化工、食品、化妆品、环保及医药等诸多领域。与甲壳素相比,其溶解性能有所改善，但也只能溶于一些稀酸中，不能直接溶于水中，这在一定程度上限制了它的应用。

1.2国内外研究现状

现在，甲壳素及壳聚糖的研究和应用开发，已成为国内外瞩目的高新科技领域里多糖研究的热点之一。随着对壳聚糖研究的不断深入，为了拓宽其应用范围，利用壳聚糖分子内活泼的氨基和羟基基团进行修饰，从而改善壳聚糖的溶解性，并赋予壳聚糖更多的特殊功效是当今壳聚糖应用开发的新领域。对于壳聚糖的化学修饰研究较多的有壳聚糖的酰化、烷基化、醚化、羟基化、醛亚胺基化、硫酸酯化、羧基化、季铵化等，其中羧甲基化的产物由于具有良好的水溶性而备受重视。水溶性壳聚糖的类型很多，主要有羧甲基壳聚糖，琥珀酰化壳聚糖、烷基化壳聚糖、低分子量壳聚糖等衍生物。水溶性壳聚糖衍生物的合成及应用近年来文献报道很多。但对于水溶性羧乙基壳聚糖合成报道较少。

1.3目的

本课题将以壳聚糖和丙烯酸为原料合成水溶性羧乙基壳聚糖。本设计旨在确定羧乙基壳聚糖的生产工艺流程；对生产过程进行工艺衡算；对生产设备进行工艺设计；对车间的公用工程进行设计；确定厂房布置、设备的布置，为工业化生产羧乙基壳聚糖提供参考。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

水溶性羧乙基壳聚糖合成报道已经较少，而工业化生产更很少提及。本设计旨在确定羧乙基壳聚糖的生产工艺流程；对生产过程进行工艺衡算；对生产设备进行工艺设计；对车间的公用工程进行设计；确定厂房布置、设备的布置，为工业化生产羧乙基壳聚糖提供参考。本设计将按照相关文献和设计参考书，完成以下内容：

（1）年产50吨羧乙基壳聚糖工艺流程设计；