Ultrasonični Deacetilacija u Chitin-u
Ultrasonični Chitosan produkcija
Citosan je dobio N-deacetilaciju chitina. U konvencionalnom deacetilanaciji, chitin je natopljen u aqueous alkalno solventu (tipično 40 do 50% (w/w) naoh). U svom procesu je potrebno visoke temperature od 100 do 120 º C je vrlo dugotrajno, dok je prinos citoana dobivena po potpuno niskom koraku. Primjenu visoko-moćnih ultrasonika intenzivira proces deacetilacije znatno i rezultira velikom snagom niske molekularne težine chitosan u brzom tretmanu na nižoj temperaturi. Ultrasonični deacetilanti rezultati u superiornom kvaliteti koji se koriste kao sastojak hrane i farmaceuta, kao đubrivo i u mnogim drugim industrijskim aplikacijama.
Ultrasonični rezultati liječenja izuzetnog stepena acetilangulacije (DA) chitin-a smanjuje stepen acetilangulacije od DA ≥ 90 do chitosan sa TUŽIOCEM ≤ 10.
Mnoge istraživačke studije potvrđuju djelotvornost Ultrasonične chitin deacetylacije u chitozan. Weiss J. Et Al. (2008) utvrđeno je da se ta sonicacija popravlja pretvaranje chitin-a u chitozan drastično. Ultrasonični tretman chitina dolazi sa značajnom vremenski štednjom vremena od 12-24 sati do nekoliko sati. Nadalje, manje solventa je potrebno da se postigne potpuno preobraćenje, što smanjuje utjecaj na okoliš da se odbaci i riješi potrošenih ili nereagirajućeg solventa, tj.
Deacetilacija chitin-a na chitosan je unapređena sonicacijom
UIP4000hdT – 4kW napajanje ultrazvučni sistem
Radni princip Ultrasonične Chitoske terapije
Visoka snaga, Niskofrekventna ultrasonicacija (∼ 20-26kHz) stvara akusticnu šupljenje tečnosti i slurries. Visoko-moćni ultrazvuk promovira pretvaranje chitina u chitosan kao rastvor (npr., naooo) fragmentes i prodire u čvrste čestice, čime se povećava površina i unaprjeđivanje masovnog prijenosa između čvrste i tekuće faze. Nadalje, visoke snage sile Ultrasonične šupljenje stvaraju slobodne radikale koji povećavaju reaktivnost reaktivnosti (tj. nao) tokom hidroliza. Kao netermalna tehnika obrade, sonicacija sprečava termalnu degradaciju proizvodnje visokog kvaliteta chitosan. Ultrasonični skracioni put potrebnog za izvlacenje chitin-a od ljuskana, kao i na Printu citin (i tako naknadno chitan) višeg čistoće u poređenju s tradicionalnim uslovima obrade. Za proizvodnju chitin-a i chitozana, ultrazvukovi s kojima se može smanjiti cijena proizvodnje, vrijeme za obradu obrade, omogućava bolje upravljanje procesom proizvodnje i smanjenje utjecaja na okoliš u procesu rasiranja.
- Više "Citoan"
- Superiorna kvaliteta
- Smanjenje vremena
- Temperatura donjeg procesa
- Povećana efikasnost
- lako & siguran rad
- ekološki
Ultrasonični Chitin-varalica u Chitozan – protokol
1) pripremi chitin:
Koristeæi ljuske kao izvornog materijala, školjke bi se trebale temeljito oprati kako bi uklonili sve rastvorljive organke i primile nečistoće uključujući tlo i proteine. Nakon toga, materijal za Shell mora biti potpuno osušen (npr., na 60 ° C za 24h u rerni). Sušene školjke su onda na tlu (npr. koristeći čekić za čekiće), dedemonizovano u lubasti medij (npr., nao na konc-u 0,125 na 5,0 M), a demineralized u kiselini (npr., razblažite Hidrohlorična kiselina).
2) ultrasonični Deacetilacija
Da biste uradili tipičnu ultrasonični deacetilaciju reakciju, Beta-chitin čestica (0,125 mm < D < 0.250 mm) su obustavljeni u 40% (w/w) aqueous nao u odnosu na odnos Beta-chitin/nao aqueous (g mL #-1), suspenzija se prebacuje na dupli stakleni pehar, i on je soniciran upotrebom Hielschera UP400St ultrazvučni homogenizer. Sljedeći parametri (CF. Fiamingo Et Al. 2016) je konstantan kad se radi o ultrasonični chitin deacetyangulacija reakcije: (i) Ultrasonične sonde (sonotjahao Hielscher S24d22D, promjeru savjeta = 22 mm); (Ii) način rada za sonicaciju (IP = 0,5 SEC); (iIi) ultrazvučni površinski intenzitet
(I = 52,6 W cm-2), (IV) temperatura reakcije (60 ° C: 1 ° C), (v) vrijeme reakcije (50 min), (vi) omjer Beta-chitin težine/volumen od 40% (w/w) aqueous natrijum-hidroksid (BCHt/Naooo = 1/10 g mL-1); (VII) obim Beta-chitina suspenzije (50mL).
Prva reakcija je za 50 min pod stalnim magnetnim pritiskom i zatim se prekida brzo hlađenja suspenzije na 0 ° C. Nakon toga, proširena Hidrohlorična kiselina se dodaje na postizanje pH 8,5 i uzoraka CHs1 je izolirana filtracijom, znatno opranom sa dejoniziranim vodom i osušim se na ambijent stanja. Kada se isti ultrazvučni deacetlacija ponavlja kao drugi korak na CHs1, ona proizvodi uzorak CHs2.
Skeniranje slika elektrona mikroskopija (SEM) u uvećanje od 100 na a) gladius, b) su gladius, c) β-chitin, d) ultrazvuk, β-chitin, i e) chitosan (izvor: preto Et Al. 2017)
Fiamingo Et Al. otkrio je da ultrasonični deacetilacija Beta-chitina efikasno proizvodi visoku molekularnu težinu chitosan sa niskim stepenom acetilangulacije, a ne koristi ni additiva niti inertni atmosferu niti duge reakcije. Iako se reakcija na ultrasonični deacetilacija sproveo pod milnim uslovima – Tako niska temperatura reakcije u poređenju sa većini termokemijskih deacetilja. Ultrasonični deacetilacija Beta-chitina dozvoljava pripremu nasumičnog deacetyliranih i posedovanja varijabilnog stepena acetillacije (4% ≤ DA ≤ 37%), visoki nivo molekularne težine (900.000 g mol-1 ≤ MW ≤ 1.200.000 g mol-1 ) i niske rasprzenosti (1,3 ≤ Božić ≤ 1,4) iznoseći tri uzastopne reakcije (50 min/step) na 60 º C.
Visoko napajanje ultrasonični procesori iz laboratorije na pilote i industrijsku skalu.
Ultra zvučni sistemi za proizvodnju Chitan-a
Rascjepkanost chitin-a i prevarantska obrada chitoana zahtijeva snažnu i pouzdanu ultrasoničnu opremu koja može dostaviti visoke pojačala, ponuđivati preciznu kontrolečnost po pitanju parametara procesa i može se operirati 24/7 pod teškim teretom i u zahtevnim sredinama. "Hajelscher Ultrasonics" domet proizvoda vas i vaše zahtjeve su pokriveni. Hirušski ultrasonatori su sistem visokih performansi koji mogu biti opremljeni sa dodacima kao što su sonotrodes, dodaci, reaktori ili tematske ćelije, kako bi se podudarali s potrebama vašeg procesa u optimalnom načinu.
Sa prikazom digitalnog boja, opcija za prethodno postavljanje sonicacija, automatsko snimanje podataka na integralnom SD kartici, kontrola daljinskog preglednika i još mnogo značajki, najviša kontrola procesa i korisnička prijateljstva su osigurana. U paru sa robustnošću i teškim kapacitetom, Hielscher ultrasonični sistemi su vaš pouzdan radni konj u proizvodnji.
Chitin fragmentacija i deacetyacija zahtijeva moćan ultrazvuk da bi se pridobio ciljano konverziju i konačni citoan proizvod visokog kvaliteta. Posebno za fragmentaciju citin pahuljica, visoke pojačala i povišeni pritisci su presudni. Hielscher Ultrasonics’ industrijski ultrazvučni procesori lako isporuce veoma visoke amplitude. Pojačava do 200 µm može se kontinuirano pokrenuti u 24/7 operacija. Za još veće pojačano, prilagođeni su ultrazvučni sonotrodovi. Kapacitet "Hielscher" Ultrasonične sisteme omogućava efikasno i brzo deacetaciju u bezbjednom i korisničkom procesu.
Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:
| Batch Volumen | protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500ml | 10 do 200ml / min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 00,1 do 20L | 00,2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L / min | UIP4000hdT |
| N / A. | 10 do 100L / min | UIP16000 |
| N / A. | veći | klaster UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Literatura / Reference
- Butnaru E., Stoleru E., Brebu magistrirao, Darie-Nita R.N., Bargan A., Vasile C. (2019): Chitosanske filmove koje se pripremaju za očuvanje hrane. Materijali 2019, 12 (3), 373.
- Fiamingo A., de Moura Brizuk J.A., Trombotto Sent Dejvid L., Campana-Filho S.P. (2016): Opsežno deacetlirana visokomolekularna težina chitosan iz multistep deacetanacije na ultrazvuku Beta-chitina. Ultrasonics Sonohemija 32, 2016. 79 – 85.
- Kjartansson, G., Wu, T., Živanović, S., Vajs, J. (2008): Sonokemijski preobražaj Chitin u Chitosan, sastanak za nacionalnu istraživačku inicijativu USDA, New Orleans, 28.
- Kjartansson, G., Kristbergsson, K. Živanović, S., Weiss, J. (2008): utjecaj temperature tokom deacetylacije u chitin-u, s ultrazvuku visokog intenziteta, kao prije liječenja, godišnji sastanak Instituta za Tehnologe hrane, New Orleans, LA, 30. jun, 95-18.
- Kjartansson, G., Kristbergsson, K., Živanović, S., Weiss, J. (2008): utjecaj na ultrazvuk visokog intenziteta i ubrzavanje konverzije chitina na chitosan, godišnji sastanak Instituta za Tehnologe hrane, New Orleans, LA, 30-tog juna, 95-17.
- Preto M.F., Campana-Filho S.P., Fiamingo A., Cosentino I.C., Tessari-Zampieri M.C., Astessa D.M.S., Romero A.F., Bordon I.C. (2017): Gladius i njeni derivate kao potencijalni biosorti za pomorsko dizel ulje. Istraživanje ekologije i zagađenja (2017) 24:22932 – 22939.
- Wiješena R.N., Tissera N., Kannangara Y.Y., Lin Y., Amaratunga G.A.J., De Silva K.M.N. (2015): Metoda za vrhunce priprema za "chitan nanopčlanke i nanovlakna. Ugljikohidrati polimeri 117, 2015. 731–738.
- Wu, T., Živanović, S., Hayes, D.G., Weiss, J. (2008). Efikasno smanjenje citoan molekularne težine na ultrazvuku, osnovni mehanizam i efekat obrade parametara. Časopis o poljoprivredi i prehrambenoj hemiji 56 (13): 5112-5119.
- Yadav M.; Goswami P.; Paritosh K.; Kumar M.; Pareek N.; Vivekanand V. (2019): Otpad od morske hrane: izvor za pripremu komercijalnog posla i materijala. Bioresourcesa i Bioprocessing 6/8, 2019.
Činjenice vredi znati
Kako ultrasonični Chitin Deactyacija funkcionira?
Kada visoke snage, na niskofrekventnom ultrazvuku (npr), 20-26kHz) je u tekućem ili slurry, naizmenične cikluse visokog tlaka i niskog pritiska se primjenjuju na tečnost koja stvara kompresiju i rarnost. Tokom tih naizmenisnih ciklusa visokog pritiska, stvaraju se mali usisni mjehurići, koji rastu preko nekoliko ciklusa pritiska. U trenutku, kada mjehurići vakuum ne mogu apsorbirati više energije, oni se nasilno sudaraju. Tokom tog mjehurića implozije, došlo je do nastalih vrlo intenzivnih uslova: visoke temperature do 5000K, pritisak na 2000atm, vrlo visoko zagrevanje i razlika u pritisku se pojavljuju. Pošto je dinamika kolapsa brža od masovnog i toplotnim prebacivanja, energija u urušenoj šupljini je ograničena na vrlo malu zonu, također pod nazivom "vruća tačka". Implozija vještog balona također rezultira u mikro-uzburkama, tečnim mlaznicama do brzine i do 280m/s, što je rezultiralo silama Shear-a. Ova pojava je poznata kao ultrazvučna ili Akustična šupljost.
Kapljice i čestice u sonicenoj tecnosti su probođene od strane onih cavitacijskih sila i kada se ubrzane čestice sudaraju međusobno, oni se razmisle od strane sudara međučestica. Akustična šupljina je radni princip Ultrasonične pljeske, raspršivanja, emulsifikacije i sonohemije.
Za chitin deacetylaciju, visoko intenzivni ultrazvuk raste u području površine aktiviranjem površine i promoviranjem masovnog prijenosa između čestica i reagensa.
chitosan
Chitosan je modifikovani, cacijski, netoksičan polimer ugljikohidrata sa kompleksnom hemijskom strukturom formiranoj od strane β-(1, 4) glukosamine jedinice kao glavne komponente (>80%) i N-acetil glukosamine jedinice (<20%), nasumično raspoređenih duž lanca. Chitosan se dobija od citin kroz hemijsku ili enmatsku deacetilaciju. Stepen deacetylacije (DA) određuje sadržaj besplatnih amino grupa u strukturi i koristi se za razliku između chitin i chitana. Chitosan pokazuje dobru solučnost u umjerenim rastvaračima, kao što je razrešena acetska kiselina i nudi nekoliko slobodnih grupa iz Amina kao aktivne lokacije. To čini chitosan povoljnu prednost nad Čitom u mnogim hemijskim reakcijama.
Chitosan se cijeni za svoju odličnu biokompatibilnost i bioraznost, netoksičnost, dobre antimikrobijalne aktivnosti (protiv bakterija i Fungi), neprobojnosti kiseonika i formiranja filmskih svojstava. Za razliku od toga, chitosan ima prednost da je voda-Rastvorljiva i tako je lakše rukovati i koristiti u formuli.
Kao drugi najobilniji polisackarid nakon Celuloza, veliki obilje citin-a cini to jeftinim i održivim sirovim materijalom.
Chitosan proizvodnja
Citosan je proizveden u dva koraka. U prvom koraku, sirovi materijal, poput ljuskovnih granata (ie. škampi, raka, jastoga), je dedemoniziran, demineralized i pročišćen da bi dobio chitin. U drugom koraku, chitin se tretira sa jakom bazom (npr., nao) da ukloni acetilske Lance da bi dobio chitosan. Proces konvencionalne proizvodnje chitosan je poznat po tome što je vrlo dugotrajan i košta intenzivno.
chitin
Chitin (C8H13The5NN je β-1, 4-N-acetilglucosamine i klasificiran je u α-, β-i γ-chitin. Biti izveden od glukoze, chitin je glavna komponenta na egzoskeletu artropoda, kao što su ljuskani i insekti, raduje od molluskavsa, cephalopoda beaks, i vage ribe i lissamphijanaca i mogu se naći i u ćelijama u gradu Fungi. Struktura chitin se može uporediti sa celulomom, formirajući kristalne nanofibrilne ili brkove. Celuloza je najobilniji polisaharid sveta, a zatim citin kao drugi najobilniji polisackarid.
glukosamina
Glukosamina (C6H13ne5) je amino šećer i važan prethodnik biohemijske sinteze glinene proteine i lipe. Glukosamina je prirodno obilno imanje koje je deo strukture oba polisackarida, chitosan, i chitin, što čini glucosamina jedan od najobilnijih monosaccharida. Većina komercijalno dostupna glukosamina proizvodi hidrolizu od ljuskana, odnosno raka i školjki.
Glukosamina se uglavnom koristi kao dodatak za dijetu, gde se koristi u oblicima glukosamine sumpora, glukosamina hidrohlorida ili N-acetil glucosamina. "Glukosamine", dodaci sulfat su oralno tretiraj bolnog stanja uzrokovanu upalomom, slom i konačnom gubitku hrskavice (osteoaritis).