以海藻琼脂为原料,采用PEG沉淀法,制备低硫酸根含量、低电内渗、高分辨率、高凝胶强度和透明度好的电泳级琼脂糖;并针对副产物琼胶酯,开发保湿、吸湿和抗氧化性能优异的琼胶酯系列海藻化妆品;研究产业化过程中的放大工艺优化、成本合理化、工艺过程绿色化(沉淀剂和溶剂循环利用)等关键技术,建立一条绿色的联产高品质电泳级琼脂糖和琼胶酯系列高端产品示范生产线。具体的研究内容如下:
1)琼脂糖提取方法筛选及工艺优化
通过比较传统琼脂糖提取方法对琼脂糖产率、纯度及品质的影响,考察自主研发的PEG法与传统工艺之间差异,运用单因素设计进行工艺整合、优化与创新。结合对PEG沉淀法制备琼脂糖原理的深入分析,开发并完善制备琼脂糖的最佳工艺。
2)琼脂联产琼脂糖和琼胶酯放大工艺优化
根据中试放大产量,调整工艺参数,包括原料投料量、原料与沉淀剂比例、洗涤剂用量等,合理优化生产工艺,制备具有高品质电泳级琼脂糖和琼胶酯的中试产品。
3)琼胶酯新型海藻化妆品的研发
系统评价琼胶酯的保湿、吸湿和抗氧化等美容功效;根据保湿、吸湿和抗氧化的功效、产品特点及市场定位,优选琼胶酯的化妆品配方,筛选适宜剂型,优化生产工艺,开发具有抗氧化和保湿作用的新型海藻化妆品。
4)产业化关键技术研究
基于PEG沉淀法联产琼脂糖和琼胶酯的最佳放大工艺,进行产业化关键技术研究,合理化生产成本、绿色化工艺过程,严格化产品质量监控,为工业投产提供技术支撑。
5)工艺流程设计、设备选型和稳定生产
结合上述放大试验和产业化关键技术研究结果,与合作企业共同进行琼脂糖生产的工艺流程设计、设备选型,建立一条规模化联合生产琼脂糖和琼胶酯的绿色集成示范生产线;开展产品生产的稳定性研究,建立相关产品的企业标准或生产技术规范。
2.项目的关键技术问题
本项目以海藻琼脂为原料,整合现代分离工程与化学工程的集成技术,开展电泳级琼脂糖和琼胶酯系列高端产品的联合生产,需要解决的产业化关键技术问题:
①琼脂分级制备琼脂糖和琼胶酯产业化关键技术
确定PEG沉淀法同时制备琼脂糖和琼胶酯的最佳工艺条件,并在产业化层面解决琼脂糖和琼胶酯生产过程中的分离、纯化和精制技术,如何提高两者的产率和纯度是本项目顺利实施的关键所在;
②沉淀剂和溶剂的循环利用
通过沉淀剂PEG、乙醇和水的回收和循环利用技术研究,降低生产成本,提高循环经济,实现该工艺路线绿色环保和示范生产线“零排放”是本项目的另一项关键技术。
③副产物琼胶酯在化妆品中的应用研究
琼胶酯是生产琼脂糖的副产物,研究其保湿、吸湿和抗氧化等美容功能特性,开发其在化妆品中的应用是本项目的另一项关键技术。
3.项目的特色和创新之处
以廉价的海洋红藻琼脂粗品为原料,综合应用现代分离工程与化学工程的集成技术,开展琼脂糖和琼胶酯高端产品的联产技术研究,解决两者生产过程中的提取、纯化、精制以及沉淀剂和溶剂回收循环利用等关键技术问题,充分利用海藻琼脂的两大功能组分,将极大地提升海藻琼脂高值化综合开发利用的水平。
①结合本课题组前期工作基础,在产业化层面解决琼脂糖和琼胶酯生产过程中的提取、纯化、精制以及沉淀剂和溶剂循环利用等关键技术问题,降低生产成本,提高循环经济。该技术路线先进、绿色环保,基本实现零排放。
②针对常规被视为“废弃物”的副产物琼胶酯,开发具有保湿、吸湿和抗氧化等美容功效的高端海藻化妆品,变废为宝,实现海藻资源高值化综合开发利用。