על ידי ג'ונסר נאיבהו
מדי שנה, תעשיית עיבוד פירות הים מייצרת כמויות גדולות של פסולת. בתעשיית השרימפס, רק כ-40% מהביומסה היא אכילה, מה שמותיר מיליוני טונות של קונכיות כתוצרי לוואי. עם זאת, קונכיות אלה מכילות תרכובות בעלות ערך כגון כיטין, שניתן להמיר לכיטוסאן – ביופולימר הנמצא בשימוש נרחב בתעשיות אריזת המזון, בחומרים ביו-רפואיים וביישומים סביבתיים.
עם זאת, הפקת כיטוזאן ביעילות יכולה להיות מאתגרת מכיוון שהמיצוי הקונבנציונלי כולל מספר שלבים עתירי זמן ואנרגיה, כולל ייבוש, טחינה וטיפולים כימיים. המחקר האחרון שלנו בחן כיצד טיפול מקדים של שרימפס לפני המיצוי, בשילוב עם עיבוד בסיוע אולטרסאונד, יכול לשפר הן את היעילות והן את איכות המוצר.
למה טיפול מקדים חשוב
קליפות שרימפס מכילות מינרלים כגון סידן קרבונט, וכן חלבונים ובשר שיורי המחוברים למטריצת הקליפה. רכיבים אלו יכולים להאט את הייבוש ולסבך את מיצוי הכיטין.
כדי לטפל בכך, שתי אסטרטגיות קדם-טיפול נוסו בנפרד על קליפות שרימפס טריות:
- השרייה בחומצה אצטית – עוזרת להמיס מינרלים ולרכך את מבנה הקליפה
- עיבוד מקדים אנזימטי בסיוע פפסין – מסייע בפירוק חלבונים שיוריים ובשר דבוק
טיפולים אלו סייעו להסיר זיהומים ולפרק חלקית מינרלים, מה שהקל על עיבוד מבנה הקונכייה בשלבים מאוחרים יותר.
ייבוש מהיר יותר וצריכת אנרגיה נמוכה יותר
טיפול מקדים השפיע באופן ברור על שלב הייבוש. קליפות שרימפס ללא טיפול מקדים דרשו כ-22 שעות לייבוש, בעוד שהטיפול המקדים הפחית את זמן הייבוש ל-20 שעות עם חומצה אצטית ול-15 שעות עם פפסין.
בשל העובדה שמטריצת הקליפה הפכה פחות קומפקטית לאחר טיפול מקדים, המים התאדו ביתר קלות. כתוצאה מכך, האנרגיה הנדרשת לייבוש ירדה מ-0.498 קוט"ש ל-0.392 – 0.331 קוט"ש ל-100 גרם קליפות לאחר טיפול מקדים.
הקלופים שטופלו היו גם שבירים יותר, מה שהקל על טחינתם והפחית את דרישות האנרגיה המכנית במהלך הטחינה.
שיפור מיצוי כיטוזאן באמצעות אולטרסאונד
לאחר טיפול מקדים וייבוש, הכיטין הוּמץ באמצעות שלבים של דה-מינרליזציה, דה-פרוטאיניזציה ודה-אצטילציה. טכנולוגיית אולטרסאונד יושמה במהלך שני השלבים הראשונים להגברת יעילות ההפקה, כפי שמודגם להלן.
אולטרסאונד מייצר בועות קוויטציה מיקרוסקופיות המתמוטטות במהירות, מסייעות בפירוק מבנים ביולוגיים ומשפרות העברת מסה. שימוש באולטרסאונד הפחית את משך שלבי מיצוי מרכזיים לכ-30 דקות, מהר משמעותית מגישות קונבנציונליות רבות.
ייצור כיטוזאן טהור
הטיפול המקדים שיפר גם את איכות המוצר הסופי. החיתוסאן שהופק מקליפות שעברו טיפול מקדים הפגין רמת טוהר גבוהה מאוד (עד כ-99.9%), לצד תכונות רצויות כגון רמת דה-אצטילציה גבוהה (כ-95–96%), מסיסות טובה ויציבות תרמית גבוהה.
יחד, טרום-טיפול ומיצוי בסיוע אולטרסאונד מציעים דרך יעילה יותר להמיר פסולת שרימפס לחומרים ביולוגיים בעלי ערך. גישה זו תומכת בביו-כלכלה מעגלית, שבה תוצרי לוואי של עיבוד פירות ים מומרים למוצרים שימושיים במקום להיזרק.