[0001] 本发明属于废料回收领域， 具体来讲， 是涉及一种蛋壳的回收以及回收物的用

背景技术

[0002] 蛋由蛋黄、 蛋清、 两层蛋壳膜和蛋壳组成， 鸡蛋作为每家餐桌上的常客， 消耗 量非常庞大， 在烹饪完蛋黄和蛋清后， 其余的一般作为废物处理， 不会回收， 但是实际上， 蛋壳的价值被低估为废弃材料， Osuoji等报道蛋壳膜中存在酸性糖 胺聚糖， 并且糖胺聚糖 （即， 透明质酸） 有可能用于水份保持及抵抗细菌侵袭 ， 此后， 更多的研究报道称， 蛋壳膜含有许多有价值的化合物， 如交联胶原蛋 白 （1、 V和 X) 、 糖胺聚糖 （即透明质酸、 硫酸软骨素、 硫酸乙酰肝素和硫酸角 质素） 、 蛋清蛋白质 （例如卵转铁蛋白、 溶菌酶） 和蛋壳基质蛋白 （例如卵钙

[0003] 根据 2013年香港进口商品贸易统计数据的报道， 约 2,243,000,000个单位的带壳 禽蛋进口到香港， 这表示存在着蛋壳的巨大废物量 （每只鸡蛋壳约 6克） ， 因为 在香港和中国有大量的蛋糕和面包制造商， 所以收集质量稳定的蛋壳废料比其 它食物废料也相对容易得多， 因此， 这种蛋壳废料应被充分利用并转化成不同 种类和能被广泛应用的循环再造产品。

技术问题

[0004] 为了更好的利用废弃的蛋壳， 许多研究人员和多家公司幵发出不同的蛋壳和 蛋 壳膜分离方法， 旨在通过分离获得更好的回收产品。 如 MacNil幵发了一种用于 清除蛋壳颗粒的膜部分的方法和装置， 基于优先浮选可以将膜与蛋壳分离。 DeJ ong和 Vlad为在装有流体的分离罐中加工未分离的蛋� �并向流体中的蛋壳施加气 蚀作用而将蛋壳膜与蛋壳分离申请专利。 Snyder为通过调节蛋壳的含水量， 接着 施加气流而将蛋壳膜与蛋壳分离， 但是， 分离后再回收， 即使干燥、 压碎、 研 磨和翻倒 （带膜的） 蛋壳， 蛋壳膜上具有有价值的有机内容物， 如蛋白质、 胶 原蛋白、 弹性蛋白和透明质酸的蛋壳膜也可能仍旧牢固 地附着于蛋壳上， 并不 能完全的回收， 而且， 蛋壳旧是作为废料丢弃。 图 1显示的是没有采用本案提供 的水解过程， 只是通过传统的粉碎、 蛋壳膜移除、 冲洗和干燥后除去了内外膜 的蛋壳的扫描电子显微镜下的横截面图， 可以看出， 外蛋壳膜 （1) 有类似纤维 穿入蛋壳的乳锥 （2) 尖端， 可见回收并不完全。

问题的解决方案

技术解决方案

[0005] 本发明的目的在于提供一种同吋能完全地回收 蛋壳和蛋壳膜的方法， 无需将蛋 壳和蛋壳膜分离， 直接从未分离的蛋壳废料 （蛋壳和蛋壳膜） 提取有用组分， 如碳酸钙、 蛋壳膜粉 （含有蛋白质、 胶原蛋白、 弹性蛋白、 透明质酸） ， 回收 最丰富的含有碳酸钙的有用钙化蛋壳粉， 并且能增加提取自蛋壳和蛋壳膜然后 干燥成蛋壳膜粉的有价值的有机内容物， 如蛋白质、 胶原蛋白、 弹性蛋白、 透 明质酸的量。

[0006] 本发明提供的方法如下：

[0007] 一种蛋壳废料回收方法， 所述的回收方法包括如下步骤：

[0008] (1) 选取回收的带膜蛋壳， 洗涤、 灭菌， 以除去污垢和微生物；

[0009] (2) 粉碎带膜蛋壳以增加比表面积， 得到带膜蛋壳粉， 粉碎后的蛋壳接触 面积增大， 能加快下一步骤中的酶水解过程， 缩短酶水解的吋间；

[0010] 进一步的， 步骤 （2) 中蛋壳粉碎后粒径小于或等于 2000微米， 优选 0.1至 99微 米， 蛋壳废料的颗粒越小， 水解过程中的水解接触面积越大， 水解过程越短， 提取效率越高；

[0011] 合适的颗粒大小可以在幵始水解反应幵始前， 即步骤 （3) 幵始前就降低， 如 步骤 （2) 中的粉碎蛋壳， 就是一种有效的方式， 蛋壳的颗粒大小在水解反应中 基本不会改变。

[0012] (3) 酶水解； 选重量比区间为 70:0.125:1000至 150:11:2000的带膜蛋壳粉、 酶和缓冲液进行水解， 优选的水解温度是约 20-60

摄氏度， 优选的水解吋间是约 1-24小吋， 优选的搅拌速度是在约 350-1000转 /分钟 ， 缓冲液的 pH值可以是和使用的酶的相匹配的任何的合适� �� pH值， 优选的 pH值 是 1-8， 水解后得到类似液相的有机物和没有被水解的 无机物；

[0013] 进一步的， 更优选的水解温度是约 20-37摄氏度；

[0014] 进一步的， 更优选的水解吋间是约 1-3小吋；

[0015] 进一步的， 更优选的带膜蛋壳粉、 酶和缓冲液的重量比位于 70:0.25:1000至 70:0 .5: 1000之间；

[0016] 进一步的， 更优选的搅拌速度是约 550-1000转 /分钟之间；

[0017] 进一步的， 更优选的 pH值是 6.8-7.3;

[0018] 进一步的， 所述的缓冲液为 PBS缓冲液 (PBS Phosphate-buffered saline), TAE缓 冲液或 TBE缓冲液；

[0019] 为了进一步的加快水解的过程， 通过提高水解反应混合物的搅拌速度， 增加带 膜蛋壳粉和酶之间的接触吋间从而减少反应吋 间， 可以在水解反应吋通过连续 粉碎搅拌系统来实现增大带膜蛋壳粉的水解接 触面积， 方法包括但不限于均质 器、 连续的超声波反应器或者其他的包含有搅拌和 均质或切碎或磨碎或者研磨 功能以实现持续的颗粒尺寸降低的反应器 /容器， 通过如此来缩短整个水解过程 的总吋长。

[0020] 进一步的， 步骤 （3) 中水解采用的酶为一种以上具有至少一个巯基 的蛋白酶 ， 如猕猴桃蛋白酶、 菠萝蛋白酶、 无花果蛋白酶、 木瓜蛋白酶、 胃蛋白酶或生 姜蛋白酶， 单一巯基蛋白酶或巯基蛋白酶的组合用于特异 性酶水解以增加提取 自蛋壳废料 （蛋壳和蛋壳膜两者） 的有机内容物的溶解性， 而不会大量地消化 有价值的有机内容物。

[0021] (4) 将水解后的物质进行固液相分离；

[0022] 进一步的， 步骤 （4) 中分离采用的方法有吸滤分离和压滤分离， 吸滤分离和 压滤分离可以在室温下使用过滤膜进行， 优选 5-11微米的孔径大小的过滤膜。

[0023] 进一步的， 步骤 （4) 中分离采用的方法有离心分离， 离心分离最好在室温下 采用至少 5000转 /分钟的转速离心。

[0024] (5) 取液相， 干燥后得蛋壳膜粉；

[0025] (6) 取固相， 干燥后得蛋壳粉。

[0026] 步骤 （5) 和 （6) 中干燥的方法有喷雾干燥和冷冻干燥， 喷雾干燥的进口温度 优选 95-140摄氏度， 更优选的进口温度是 95-115摄氏度； 优选的抽吸率为约 50<¾- 90% , 更优选的抽吸率是约 60-70%; 优选的泵速约为 10-50%， 更优选的是 20-30 %; 冷冻干燥优选温度是真空下 -30摄氏度至 20摄氏度之间， 更优选的是真空下 8 -13摄氏度。

[0027] 进一步的， 所述的回收方法还包括如下步骤： 溶解所述的蛋壳膜粉， 分离、 纯 化、 干燥后得透明质酸钠， 其纯度可达 90%以上。

[0028] 透明质酸钠为具有较高临床价值的生化药物， 广泛应用于各类眼科手术， 如晶 体植入、 角膜移植和抗青光眼手术等， 还可用于治疗关节炎和加速伤口愈合， 将其用于化妆品中， 能起到独特的保护皮肤作用， 可保持皮肤滋润光滑， 细腻 柔嫩， 富有弹性， 具有防皱、 抗皱、 美容保健和恢复皮肤生理功能的作用。

[0029] 采用上述的方法制备的蛋壳粉的用途， 用于代替现有的碳酸钙填料制备热塑性 塑料， 本方法制得的蛋壳粉， 粒径为小于或等于 800微米， 更可以达到 0.1-45微 米， 且碳酸钙含量为 90%至 99%， 含有极少或不含有机内容物， 可以用于代替现 有的碳酸钙聚合物填料使用单或双螺杆挤出机 混入热塑性产品中。

[0030] 更进一步的， 热塑性塑料采用聚乙烯、 聚乳酸、 聚丙烯、 聚 (乙烯-酯酸乙烯酯） 或 /和聚氯乙烯与本申请制备的蛋壳粉制备而成� � 其中蛋壳粉的重量占 15%至 60% ， 还可含有其他的添加剂组分， 如抗微生物剂、 抗静电剂、 偶联剂、 染料和颜 料、 填料、 阻燃剂、 起泡剂、 热稳定剂、 成核剂、 气味释放剂、 紫外线或光稳 定剂， 热塑性聚合物复合材料可以通过挤出、 注射成型、 吹塑成型和熔融沉积 成型进一步加工以制成热塑性产品。

发明的有益效果

有益效果

[0031] 本发明的有益效果在于： 1、 能最大程度的废物再回收和利用； 2、 无需将蛋壳 和蛋壳膜分离后再回收， 通过酶水解的方法水解但是并不会破坏其中的 有机物 ； 3、 分别干燥的有机部分和无机部分后， 得到用处不同的物质， 做到物尽其用 对附图的简要说明

附图说明 [0032] 图 1为采用传统方法分离蛋壳膜后的蛋壳粉扫描� �子显微镜下的横截面图； [0033] 图 2为本申请的工艺流程图；

[0034] 图 3为实施例 1水解后的带膜蛋壳粉扫描电子显微镜下的横� �面图；

[0035] 图 4为每克蛋壳中能提取的蛋白质和蛋壳粉主要� �径的关系；

[0036] 图 5为反应前和经实施例 2水解后的粒径大小分布对比图；

[0037] 图 6为反应前和经实施例 3水解后的粒径大小分布对比图；

[0038] 图 7为经实施例 4水解后的蛋壳粉的电子显微镜的横截面图；

[0039] 图 8为傅里叶变换红外光谱仪对带膜蛋壳、 蛋壳膜、 无花果蛋白酶处理过的固 相蛋壳粉的分析图；

[0040] 图 9为实施例 5水解后的带膜蛋壳粉电子显微镜下的截面图� �

[0041] 图 10为不同粒径范围的蛋壳粉含量 30\^%与聚乙烯混合成的聚合物填料颗粒； [0042] 图 11为粒径范围 22-45微米的蛋壳粉， 以不同含量分别与聚乙烯混合成的聚合 物填料。

本发明的实施方式

[0043] 实施例 1

[0044] 如图 2流程图所示， 一种蛋壳废料回收方法， 所述的回收方法包括如下步骤： [0045] (1) 选取回收的带膜蛋壳， 以无菌水沖洗蛋壳 3分钟， 除去污垢和微生物； [0046] (2) 用研磨子粉碎蛋壳增加其比表面积， 蛋壳粉碎后粒径等于或小于 2000微 米， 得到带膜蛋壳粉；

[0047] (3) 利用无花果蛋白酶进行特异性酶水解： 在 30摄氏度下， 水解 24小吋， 带 膜蛋壳粉： 无花果蛋白酶： pH值为 6.9的缓冲液的重量比为 70:0.5:1000水解， 水 解混合物采用搅磁性搅拌子于 1000转 /分钟的搅拌；

[0048] (4) 将水解后的物质进行离心固液相分离， 即室温下 5000转 /分钟离心 3分钟

， 离心完成后， 取液相， 干燥后得蛋壳膜粉； 取固相， 在 80摄氏度下干燥后得 蛋壳粉。

[0049] 将蛋壳粉进行电子显微镜的表征及液相蛋白质 含量分析， 图 3表示的是本实施 例中经过水解过程后的蛋壳的表面在扫描电子 显微镜下的图， 可以看出大部分 外蛋壳膜插入蛋壳的乳锥 （2) 尖端的类似纤维消失了， 这表明酶水解已经基本 完成了。

[0050] 图 4表示的是随着大部分回收带膜蛋壳的粒径降� �， 提取的蛋白质含量增加。

[0051] 实施例 2

[0052] (1) 选取回收带膜蛋壳， 以无菌水沖洗蛋壳， 除去污垢和微生物；

[0053] (2) 利用研磨子以粉碎蛋壳增加其比表面积， 蛋壳粉碎后粒径为相等或少于 2

000微米， 得到带膜蛋壳粉；

[0054] (3) 利用无花果蛋白酶进行特异性酶水解： 水解在室温 (~25摄氏度)下进行 24 小吋， 其中蛋壳： 无花果蛋白酶： pH值为 7.3的 PBS缓冲液的重量比为 70:0.25:10

00， 反应混合物采用 1000转 /分钟的顶置式电子搅拌器搅拌；

[0055] (4) 将水解后的物质进行固液相离心分离， 在室温下 5000转 /分钟离心 3分钟

， 取得固相， 干燥 80°C后得蛋壳粉， 取得的蛋壳粉， 通过使用振动筛网进行粒度 分析。

[0056] 图 5表明带膜蛋壳粉碎后的粒径大致分布在本实� �例的反应中不会改变， 反应

(水解） 前和反应 24小吋之后粒径大小基本不变。

[0057] 实施例 3

[0058] (1) 选取回收带膜蛋壳， 以无菌水沖洗蛋壳 3分钟， 除去污垢和微生物； [0059] (2) 先利用研磨子以粉碎蛋壳增加其比表面积， 蛋壳粉碎后粒径为相等或少 於 2000微米， 得到带膜蛋壳粉；

[0060] (3) 使用圆底反应釜进行特异性酶水解， 同吋使用磁性搅拌子其研磨回收带 膜蛋壳能持续降低粒径， 于 30°C下水解 6小吋， 其中蛋壳： 无花果蛋白酶： 为 6.8的 TAE缓冲液的重量比为 70:0.5:1000， 反应混合物采用磁性搅拌子 1000转 / 分钟搅拌；

[0061] (4) 将水解后的物质进行固液相离心分离， 在室温下 5000转 /分钟离心 3分钟 ， 取得固相， 干燥 80°C后得蛋壳粉， 取得的蛋壳粉， 通过使用振动筛网进行粒度 分析。

[0062] 图 6表示的是通过实施例 3的水解后， 大部分 315微米以上的固体物颗粒减少到 2 2微米左右。 [0063] 实施例 4

[0064] (1) 选取回收的带膜蛋壳， 以无菌水沖洗蛋壳 3分钟， 除去污垢和微生物； [0065] (2) 先利用研磨子以粉碎蛋壳增加其比表面积， 蛋壳粉碎后粒径为相等或少 于 1000微米， 得到带膜蛋壳粉；

[0066] (3) 利用猕猴桃蛋白酶进行特异性酶水解以增加提 取自蛋壳废料 （蛋壳和蛋 壳膜两者） ： 水解是在 37摄氏度下水解 24小吋， 其中蛋壳： 猕猴桃蛋白酶： pH 值为 6.8的缓冲液的重量比为 150:11:2000混合后， 水解混合物采用顶置式电子搅 拌器于 1000转 /分钟搅拌；

[0067] (4) 将水解后的物质进行固液相吸滤分离， 吸滤分离是在室温下采用 8微米孔 径的过滤膜过滤；

[0068] (5) 取液相， 喷雾干燥后得蛋壳膜粉， 喷雾干燥的进气温度 135摄氏度， 抽吸 率和泵速分别为 65%和 25%， 所得的蛋壳膜粉含蛋白质为约 60 ppm， 含透明质酸 为约 18.7 ppm;

[0069] (6) 吸滤分离后， 取得固相， 干燥 80°C后得蛋壳粉， 取蛋壳粉， 进行电子显 微镜的表征 (如图 7)， 图 7表示的是经过本实施例的水解后的蛋壳粉的� �子显微镜 的横截面图， 没有发现从外蛋壳膜插入蛋壳的乳锥 （2) 尖端的类似纤维， 而且 大部分的固体颗粒大小在本实施例中没有改变 。

[0070] 实施例 5

[0071] (1) 选取回收带膜蛋壳， 以无菌水沖洗蛋壳 3分钟， 除去污垢和微生物； [0072] (2) 先利用研磨子以粉碎蛋壳增加其比表面积， 蛋壳粉碎后粒径为相等或少 于 2000微米， 得到带膜蛋壳粉；

[0073] (3) 采用圆底反应釜， 无花果蛋白酶进行特异性酶水解， 同吋使用磁性搅拌 子研磨回收带膜蛋壳以连续降低粒径， 于 30摄氏度下水解 1小吋， 其中蛋壳： 无 花果蛋白酶： pH值为 7.4的缓冲液的重量比为 70:0.5:1000， 水解混合物采用 1000 转 /分钟搅拌；

[0074] (4) 将水解后的物质进行固液相吸滤分离， 吸滤分离是在室温下采用 8微米孔 径的过滤膜过滤；

[0075] (5) 取液相， 冷冻干燥后得蛋壳膜粉， 冷冻干燥是在真空状态下， 10摄氏度 进行冷冻干燥， 本实施例中， 每克带膜蛋壳粉最终的获得的蛋白质含量为 7.50 mg， 透明质酸钠为 35.68 μ _§ ， 弹性蛋白为 0.0812

[0076] (6) 吸滤分离后， 取得固相， 干燥 80°C后得蛋壳粉， 取得的蛋壳粉， 进行红 外 (图 8)以及电子显微镜 (图 9)的表征。

[0077] 图 8表示的是傅里叶变换红外光谱仪对带膜蛋壳� � 蛋壳膜、 无花果蛋白酶处理 过的固相蛋壳粉的分析， 在无花果蛋白酶水解后的固相蛋壳粉的中没有 观测到 蛋壳膜的特征信号。

[0078] 图 9表示经过实施例 5的水解过程的蛋壳的电子显微镜下的截面图� � 没有发现从 外蛋壳膜插入蛋壳的乳锥 （2) 尖端的类似纤维， 大部分 315微米以上的固体物 颗粒减少到 22微米以上。

[0079] 实施例 6

[0080] 经过实例 1中的六个步骤后， 对得到的蛋壳粉进行 X-射线荧光分析， 其结果显 示钙元素含量在 92%以上。 然后用尺寸筛把蛋壳粉分为不同的粒径范围： 500-80 0微米， 150-315微米， 90- 150微米及 22-45微米。

[0081] 如图 10所示， 用挤出机分别把不同粒径范围的蛋壳粉， 以含量 30%分别与聚乙 烯在 150 ^下混合成聚合物填料。

[0082] 如图 11所示， 用挤出机分别把 22-45微米此粒径范围的蛋壳粉末以含 15wt%、

30wt<¾、 45\¥1<¾和60\¥1<¾分别与聚乙烯在 150 °C下混合成聚合物填料。 由于 22-45 微米此粒径范围的蛋壳粉末足够小， 最高可做到混合比较均匀的 60 wt%蛋壳粉 的聚合物填料。

[0083]

[0084] 实施例 7

[0085] 下表 1表明在不同的温度下使用不同的具有至少一� �巯基的蛋白酶经水解处理 带有蛋壳膜的褐蛋壳后所提取的可溶性蛋白， 提取的可溶性蛋白采用 Pierce BCA 蛋白定量分析法分析， 提取的弹力蛋白是采用 MyBioSource公司的鸡弹力蛋白 (Elastin) ELISA试剂盒来分析， 提取的透明质酸采用是 Corgenix公司的透明酸质 (Hyaluronic acid) ELISA试剂盒来分析。

[0086] 表 1

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