داستیله التراسونیک کیتین به کیتوزان
تولید التراسونیک کیتوسان
کیتوزان توسط N-داستیله کیتین به دست آمده است. در داستیله معمولی, کیتین در حلال های قلیایی آب خیس (به طور معمول ۴۰ به ۵۰% (w/w) سود). فرایند خیساندن نیاز به درجه حرارت بالا از ۱۰۰ به ۱۲۰ º C بسیار وقت گیر است ، در حالی که عملکرد کیتوزان به دست آمده در مرحله خیساندن کم است. استفاده از فرا صوت با قدرت بالا تشدید روند داستیله کیتین به طور قابل توجهی و نتایج در عملکرد بالا از کیتوزان وزن مولکولی پایین در یک درمان سریع در دمای پایین. نتایج التراسونیک داستیله در کیتوسان با کیفیت برتر است که به عنوان مواد غذایی و دارویی مواد تشکیل دهنده ، به عنوان کود و در بسیاری از کاربردهای صنعتی دیگر استفاده می شود.
نتایج درمان التراسونیک در درجه استثنایی از استیل (دا) کیتین کاهش درجه ای از کیتین از دا ≥ 90 به کیتوزان با دا ≤ 10.
بسیاری از مطالعات تحقیقاتی اثربخشی از داستیله کیتین مافوق صوت به کیتوزان تایید. وایس J. و همکاران (۲۰۰۸) دریافتند که فراصوت را بهبود می بخشد تبدیل کیتین به کیتوزان به شدت. درمان مافوق صوت کیتین همراه با صرفه جویی در زمان قابل توجهی کاهش زمان فرایند مورد نیاز از 12-24 ساعت تا چند ساعت. علاوه بر این ، کمتر حلال مورد نیاز برای رسیدن به یک تبدیل کامل ، که باعث کاهش اثرات زیست محیطی از نیاز به دور انداختن و دور از حلال صرف شده و یا واکنش نشان داد ، یعنی سود متمرکز شده است.
داستیله کیتین به کیتوزان توسط روش فراصوت ترویج می شود
UIP4000hdT – سیستم اولتراسونیک قدرت 4kW
اصل کار درمان التراسونیک کیتوسان
با قدرت بالا ، امواج فراصوت با فرکانس پایین (∼ 20-26kHz) ایجاد کاویتاسیون صوتی در مایعات و دوغاب. سونوگرافی با قدرت بالا ترویج تبدیل کیتین به کیتوزان به عنوان حلال (به عنوان مثال ، سود) fragmentes و نفوذ ذرات کیتین جامد ، در نتیجه بزرگ شدن سطح منطقه و بهبود انتقال جرم بین فاز جامد و مایع است. علاوه بر این ، نیروهای برشی بالا از اولتراسونیک کاویتاسیون ایجاد رادیکال های آزاد که باعث افزایش واکنش از معرف (یعنی سود) در طول هیدرولیز. به عنوان یک تکنیک پردازش غیر حرارتی ، فراصوت مانع از تخریب حرارتی تولید کیتوسان با کیفیت بالا می شود. زمان پردازش التراسونیک کوتاه مورد نیاز برای استخراج کیتین از سخت پوستان و همچنین عملکرد کیتین (و در نتیجه پس از آن کیتوزان) خلوص بالاتر در مقایسه با شرایط پردازش سنتی. برای تولید کیتین و کیتوزان ، سونوگرافی بنابراین دارای پتانسیل برای کاهش هزینه تولید ، کاهش زمان پردازش ، اجازه می دهد برای کنترل بهتر از فرایند تولید و کاهش اثرات زیست محیطی از ضایعات روند.
- عملکرد کیتوزان بالاتر
- کیفیت برتر
- کاهش زمان
- دمای فرآیند پایین تر
- افزایش بهره وری
- ساده & عملیات ایمن
- دوستدار محیط زیست
Decetylation کیتین التراسونیک به کیتوزان – پروتکل
1) آماده کیتین:
با استفاده از پوسته خرچنگ به عنوان مواد منبع ، پوسته خرچنگ باید به طور کامل شسته به منظور حذف هر گونه آلی محلول و ناخالصی از جمله خاک و پروتئین. پس از آن ، مواد پوسته باید به طور کامل خشک (به عنوان مثال ، در ۶۰ º C برای 24h در فر). پوسته خشک شده پس از آن زمین (به عنوان مثال با استفاده از چکش آسیاب) ، deproteinized در یک محیط قلیایی (به عنوان مثال ، سود در conc. از ۰/۱۲۵ به ۵/۰ متر) ، و دمينراليزه در اسید (به عنوان مثال ، رقیق اسید هیدروکلریک).
2) داستیله التراسونیک
برای اجرای یک واکنش معمولی اولتراسونیک داستیلاسیون ، ذرات بتا کیتین (۰/۱۲۵ mm < د < 0. ۲۵۰ mm) در ۴۰ ٪ (w/w) سود آبی در یک نسبت بتا کیتین/محلول آبی سود از 1/10 به حالت تعلیق درآمد (گرم میلی لیتر-1) ، تعلیق به یک ظرف شیشه ای دو جداره منتقل شده است و با استفاده از یک Hielscher فراصوت داده UP400St هموژنایزر التراسونیک. پارامترهای زیر (cf. Fiamingo و همکاران ۲۰۱۶) ثابت نگه داشته زمانی که انجام یک واکنش التراسونیک کیتین داستیله: (من) پروب مافوق صوت (sonotrode Hielscher S24d22D ، نوک قطر = 22 میلی متر) ؛ (دوم) حالت پالس فراصوت (IP = 0.5 ثانیه) ؛ (iii) شدت سطح مافوق صوت
(من = ۵۲/۶ W سانتی متر-2) ، (iv) دمای واکنش (۶۰ º C ± 1 º C) ، (v) زمان واکنش (۵۰ دقیقه) ، (vi) نسبت بتا-کیتین وزن/حجم ۴۰ ٪ (w/w) هیدروکسید سدیم آبی (BCHt/سود = 1/10 گرم میلی لیتر-1); (vii) دوره تعلیق بتا کیتین (50mL).
اولین واکنش پیش درآمد برای 50min تحت تکان دهنده مغناطیسی ثابت و سپس با سرعت خنک کردن تعلیق به 0 º C قطع می شود. پس از آن رقیق اسید هیدروکلریک اضافه شده است برای رسیدن به pH ۸/۵ و نمونه CHs1 توسط فیلتراسیون جدا, گسترده با آب دیونیزه شسته و خشک در شرایط محیط. هنگامی که داستیله اولتراسونیک همان مرحله دوم به CHs1 تکرار ، آن را به تولید CHs2 نمونه.
تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) در بزرگنمایی ۱۰۰ × a) gladius ، b) اولتراسوند تحت درمان با gladius ، c) β-کیتین ، d) اولتراسوند تحت درمان β-کیتین ، و e) کیتوزان (منبع: Preto و همکاران ۲۰۱۷)
Fiamingo و همکاران نشان داد که داستیله مافوق صوت از بتا کیتین موثر تولید کیتوزان وزن مولکولی بالا با درجه کم از استیل و نه با استفاده از مواد افزودنی و نه فضای بی اثر و نه زمان واکنش های طولانی. هر چند واکنش داستیله مافوق صوت است که تحت شرایط خفیف تر انجام – به عنوان مثال دمای واکنش کم در مقایسه با اکثر deacetylations ترموشیمیائی. داستیله مافوق صوت از بتا-کیتین اجازه می دهد تا آماده سازی به طور تصادفی داستیله کیتوزان با داشتن درجه متغیر از استیل (4% ≤ DA ≤ ۳۷%), وزن متوسط وزن مولکولی (۹۰۰,۰۰۰ g مول-1 ≤ Mدبلیو ≤ ۱,۲۰۰,۰۰۰ g مول-1 ) و پراکندگی کم (۱/۳ ≤ Ð ≤ ۱/۴) با انجام سه واکنش متوالی (۵۰ دقیقه/مرحله) در ۶۰ º C.
پردازنده های مافوق صوت با قدرت بالا از آزمایشگاه به خلبان و مقیاس صنعتی.
سیستم های اولتراسونیک با عملکرد بالا برای تولید کیتوزان
پراکندگی کیتین و decetylation کیتین به کیتوزان نیاز به تجهیزات قدرتمند و قابل اعتماد مافوق صوت است که می تواند دامنه بالا ارائه ، ارائه می دهد کنترل دقیق بر پارامترهای فرایند و می تواند 24/7 تحت بار سنگین عمل و در محیط های خواستار. Hielscher Ultrasonics محدوده محصول شما و نیازهای فرآیند شما را پوشش می دهد. Ultrasonicators Hielscher سیستم های با کارایی بالا است که می تواند با لوازم جانبی مانند sonotrodes ، بوستر ، راکتور و یا سلول های جریان مجهز به منظور مطابقت با روند خود را نیاز دارد به شیوه ای مطلوب است.
با صفحه نمایش رنگی دیجیتال ، گزینه ای برای فراصوت از پیش تعیین شده اجرا می شود ، ضبط خودکار داده ها بر روی یک کارت SD یکپارچه ، کنترل مرورگر از راه دور و بسیاری از ویژگی های بیشتر ، بالاترین کنترل فرآیند و کاربر دوستی تضمین می شود. زوج با استحکام و ظرفیت باربری سنگین ، سیستم های اولتراسونیک Hielscher اسب کار قابل اعتماد خود را در تولید می باشد.
پراکندگی کیتین و داستیله نیاز به سونوگرافی قدرتمند برای به دست آوردن تبدیل هدف و محصول نهایی کیتوزان با کیفیت بالا. به خصوص برای پراکندگی از تکه های کیتین ، دامنه بالا و فشارهای بالا بسیار مهم است. Hielscher Ultrasonics’ پردازنده مافوق صوت صنعتی به راحتی ارائه دامنه بسیار بالا است. دامنه تا ۲۰۰ μm را می توان به طور مداوم در 24/7 عملیات اجرا شود. برای دامنه های حتی بالاتر ، sonotrodes اولتراسونیک سفارشی در دسترس هستند. ظرفیت قدرت از سیستم های اولتراسونیک Hielscher برای داستیله کارآمد و سریع در یک فرایند امن و کاربر پسند اجازه می دهد.
جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما:
| دسته ای دوره | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 1 تا 500ML | 10 تا پوست 200ml / دقیقه | UP100H |
| 10 به 2000mL | 20 تا 400ML / دقیقه | UP200Ht، UP400St |
| 00.1 به 20L | 00.2 به 4L / دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L / دقیقه | UIP4000hdT |
| خب | 10 تا 100L / min و | UIP16000 |
| خب | بزرگتر | خوشه UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
ادبیات / منابع
- Butnaru E., Stoleru E., Brebu کارشناسی ارشد, دارنامه-Nita R.N., Bargan A., واسیلو C. (۲۰۱۹): فیلم های Bionanocomposite مبتنی بر کیتوزان تهیه شده توسط روش امولسیون برای حفظ مواد غذایی. مواد ۲۰۱۹ ، 12 (3) ، ۳۷۳.
- Fiamingo A. ، د جعفر Delezuk ، Trombotto سنت دیوید L. ، Campana-Filho S.P. (۲۰۱۶): به طور گسترده داستیله کیتوسان با وزن مولکولی بالا از سونوگرافی مبتنی بر چندمرحله از بتا کیتین. فرا صوت آواشیمی ۳۲ ، ۲۰۱۶. 79 – 85.
- Kjartansson از, G., وو, T., Zivanovic, S., وایس, J. (۲۰۰۸): تبدیل Sonochemically به کمک از کیتین به کیتوزان, وزارت کشاورزی ملی تحقیقات ابتکار پژوهش محققان اصلی, نیواورلئان, LA, ژوئن 28th.
- Kjartansson, G., Kristbergsson از, K. Zivanovic, S., ویس, J. (۲۰۰۸): تاثیر درجه حرارت در طول داستیله کیتین به کیتوزان با اولتراسوند با شدت بالا به عنوان پیش درمان, نشست سالانه موسسه فن های غذایی, نیواورلئان, LA, ژوئن 30th ، 95-18.
- Kjartansson از ، G. ، Kristbergsson ، K. ، Zivanovic ، S. ، وایس ، J. (۲۰۰۸): تاثیر اولتراسوند با شدت بالا برای سرعت بخشیدن به تبدیل کیتین به کیتوزان ، جلسه سالانه موسسه تکنولوژیست مواد غذایی ، نیواورلئان ، لا ، ژوئن 30th ، 95-17.
- Preto M.F., campana-filho S.P., fiamingo A., Cosentino I.C., tessari-zampieri M.C., abessa D.M.S., رومرو آقافخر, بوردون I.C. (۲۰۱۷): Gladius و مشتقات آن به عنوان بیوسوربت بالقوه برای روغن دیزل دریایی. تحقیقات علوم محیط زیست و آلودگی (۲۰۱۷) 24:22932-22939.
- Wijesena R.N., Tissera N., Kannangara Y.Y., لین Y., Amaratunga G.A.J., د سیلوا K.M.N. (۲۰۱۵): یک روش برای آماده سازی بالا به پایین نانوذرات کیتوزان و نانوالیاف. پلیمرهای کربوهیدرات ۱۱۷ ، ۲۰۱۵. 731--738.
- وو ، T. ، Zivanovic ، S. ، هیز ، D.G. ، وایس ، J. (۲۰۰۸). کاهش کارآمد وزن مولکولی کیتوزان با اولتراسوند با شدت بالا: مکانیسم زمینه ای و اثر پارامترهای پردازش. مجله شیمی کشاورزی و مواد غذایی 56 (13): 5112-5119.
- Yadav M. پریسا ص. از... کومار M.; پارس. Vivekanand V. (۲۰۱۹): ضایعات غذاهای دریایی: منبعی برای تهیه مواد تجاری استخدام کیتین/کیتوزان. احیاء زیستی و بیوپردازش 6/8 ، ۲۰۱۹.
آمار ارزشمند دانستن
چگونه التراسونیک کیتین Deacبوتیل Ation کار می کند ؟
هنگامی که با قدرت بالا ، اولتراسوند با فرکانس پایین (به عنوان مثال ، 20-26kHz) به یک مایع یا دوغاب همراه است ، متناوب فشار بالا/چرخه کم فشار به مایع ایجاد فشرده سازی و حجم اعمال می شود. در طول این متناوب فشار بالا/کم فشار چرخه, حباب های خلاء کوچک تولید می شوند, که بیش از چند چرخه فشار رشد. در نقطه ، زمانی که حباب های خلاء می تواند انرژی بیشتری را جذب نمی کند ، آنها به شدت با خشونت فروپاشی. در طول این انفجار حباب ، شرایط محلی بسیار شدید رخ می دهد: دمای بالا تا 5000K ، فشار تا 2000atm ، نرخ گرمایش بسیار بالا/خنک کننده و تفاوت فشار رخ می دهد. از آنجا که دینامیک فروپاشی حباب سریع تر از انتقال جرم و حرارت ، انرژی در حفره سقوط به یک منطقه بسیار کوچک ، همچنین به نام "نقطه داغ" محدود شده است. انفجار از حباب کاویتاسیون نیز در میکروآشفتگی ، جت مایع تا 280 متر/ثانیه سرعت و در نتیجه نیروهای برشی منجر شود. این پدیده به عنوان کاویتاسیون مافوق صوت و یا آکوستیک شناخته شده است.
قطرات و ذرات در مایع فراصوت داده شده توسط آن نیروهای حفره معمولآبالای و زمانی که ذرات شتاب با یکدیگر برخورد ، آنها را با برخورد بین ذرات شکسته. کاویتاسیون صوتی اصل کار از فرز مافوق صوت ، پراکنده ، امولسیون و آواشیمی.
برای داستیله کیتین ، اولتراسوند با شدت بالا در سطح منطقه با فعال کردن سطح و ترویج انتقال جرم بین ذرات و معرف افزایش می یابد.
کیتوزان
کیتوزان یک پلیمر اصلاح شده ، کاتیونی و غیر سمی است که با ساختار شیمیایی پیچیده ای که توسط β-(1 ، 4) واحد گلوکزامين به عنوان جزء اصلی آن شکل می گیرد (>۸۰%) و N استیل گلوکوزامین واحد (<20 ٪) ، به طور تصادفی در امتداد زنجیره ای توزیع شده است. کیتوزان از کیتین از طریق شیمیایی و یا داستیلاسیون آنزیمی مشتق شده است. درجه داستیله (DA) محتوای گروه های آمینه آزاد در ساختار را تعیین می کند و برای تمایز بین کیتین و کیتوزان استفاده شده است. کیتوزان حلالیت خوب در حلال های متوسط مانند اسید استیک رقیق را نشان می دهد و چندین گروه آمین رایگان را به عنوان سایت های فعال ارائه می دهد. این باعث می شود کیتوزان سودمند بیش از کیتین در بسیاری از واکنش های شیمیایی.
کیتوزان برای زیست سازگاری عالی و تجزیه زیستی ، غیر سمی ، فعالیت ضد میکروبی خوب (در برابر باکتری ها و قارچ ها) ، نفوذ ناپذیری اکسیژن و خواص فیلم های تشکیل دهنده ارزش دارد. در مقایسه با کیتین ، کیتوزان دارای مزیت بودن محلول در آب و در نتیجه ساده تر بودن و استفاده در فرمولاسیون است.
به عنوان دومین پلی ساکارید فراوان پس از سلولز ، وفور عظیمی از کیتین باعث می شود آن را یک ماده خام ارزان و پایدار است.
تولید کیتوزان
کیتوزان در یک فرآیند دو مرحله ای تولید می شود. در مرحله اول ، مواد اولیه ، مانند پوسته سخت پوستان (یعنی میگو ، خرچنگ ، خرچنگ) ، deproteinized ، دمينراليزه و خالص برای به دست آوردن کیتین است. در مرحله دوم ، کیتین با یک پایگاه قوی (به عنوان مثال ، سود) برای حذف زنجیره های جانبی استیل به منظور به دست آوردن کیتوزان درمان می شود. فرایند تولید کیتوزان معمولی شناخته شده است به وقت گیر و هزینه فشرده.
کیتین
کیتین (C8ه13اميد5NN یک پلیمر زنجیره ای مستقیم β-1 ، 4-N-استیل گلوکوزامین است و به α-، β و گاما کیتین طبقه بندی شده است. در حال مشتق شده از گلوکز ، کیتین جزء اصلی از اسکلت از بندپایان ، مانند سخت پوستان و حشرات ، radulae از نرم تنان ، سرپایان beaks ، و فلس از ماهی و lissamphibians است و می تواند در دیواره های سلولی در قارچ ها ، بیش از حد یافت. ساختار کیتین قابل مقایسه با سلولز ، تشکیل نانو فیبرهای کریستالی یا سبیل است. سلولزی پلی ساکارید فراوان ترین جهان است, به دنبال کیتین به عنوان دومین پلی ساکارید فراوان ترین.
گلوکوزامین
گلوکزامين (C6ه13خیر5) یک قند آمینه و پیش ماده مهم در سنتز بیوشیمیایی پروتئین گلیکوزیله و چربی است. گلوکوزامین به طور طبیعی یک ترکیب فراوان است که بخشی از ساختار هر دو پلی ساکاریدها ، کیتوزان ، و کیتین است که باعث می شود گلوکوزامین یکی از فراوان ترین مونوساکاریدها. بسیاری از گلوکوزامین تجاری در دسترس است که توسط هیدرولیز از بیگانه سخت پوستان ، یعنی خرچنگ و خرچنگ پوسته تولید می شود.
گلوکزامين عمدتا به عنوان مکمل غذایی استفاده می شود که در آن در اشکال سولفات گلوکزامين استفاده می شود, گلوکوزامین هیدروکلراید یا N-استيل گلوکزامين. مکمل های سولفات گلوکوزامین به صورت خوراکی برای درمان بیماری دردناک ناشی از التهاب ، شکست و از دست دادن احتمالی غضروف (آرتروز) تجویز می شوند.