Hielscher Ultrasound Technology

Ultrasonic Deacetylation ng Chitin sa Chitosan

Chitosan ay isang chitin na biopolymer na kung saan ay may maraming mga application sa Pharma, pagkain, agrikultura at industriya. Ultrasonic deacetylation ng chitin sa chitosan pinatitindi ang paggamot makabuluhang – humahantong sa isang mahusay at mabilis na proseso na may isang mataas na chitosan ani ng superior kalidad.

Ultrasonic Chitosan produksyon

Chitosan ay nakuha sa pamamagitan ng ang N-deacetylation ng chitin. Sa maginoo deacetylation, chitin ay nasa aqueous alkalina solvents (karaniwang 40 sa 50% (w/w) Nao). Ang soaking proseso ay nangangailangan ng mataas na temperatura ng 100 sa 120 º C ay masyadong oras-ubos na, habang ang ani ng chitosan nakuha bawat soaking hakbang ay mababa. Ang application ng mataas na kapangyarihan ultrasonics pinatitindi ang deacetylation proseso ng chitin makabuluhang at mga resulta sa isang mataas na ani ng mababang molecular timbang chitosan sa isang mabilis na paggamot sa mas mababang temperatura. Ultrasonic deacetylation resulta sa superior-kalidad chitosan na kung saan ay ginagamit bilang pagkain at Pharma sahog, bilang pataba at sa maraming iba pang mga pang-industriyang mga application.
Ultrasonic paggamot resulta sa isang natatanging antas ng acetylation (DA) ng chitin pagbaba ng degree ng acetylation chitin mula sa DA ≥ 90 sa chitosan sa DA ≤ 10.
Maraming mga pananaliksik sa pag-aaral kumpirmahin ang pagiging epektibo ng ultrasonic chitin deacetylation sa chitosan. Weiss J. et al. (2008) natagpuan na sonication mapabuti ang conversion ng chitin sa chitosan nang husto. Ang ultrasonic paggamot ng chitin ay dumating na may makabuluhang oras na pagtitipid sa pagbabawas ng kinakailangang proseso ng oras mula sa 12-24 oras sa ilang oras. Bukod dito, mas panunaw ay kinakailangan upang makamit ang isang buong conversion, na lowers ang kapaligiran epekto ng pagkakaroon upang itapon at itapon ang mga ginastos o unpanunaw, i.e. puro na.

Ultrasonic Deacetylation ng Chitin sa Chitosan

Deacetylation ng chitin sa chitosan ay itinaguyod ng sonication

Mataas na performace ultrasonicator UIP4000hdT para sa pang-industriyang mga application

UIP4000hdT – 4kW kapangyarihan ultrasonic system

Ang mga kahilingan ng impormasyon




Tandaan natin Patakaran sa privacy.


Paggawa ng prinsipyo ng ultrasonic Chitosan paggamot

Mataas na kapangyarihan, mababang dalas sonication (∼ 20-26kHz) lumilikha ng tunog cavitation sa mga likido at slurries. Mataas na kapangyarihan ultratunog nagtataguyod ng conversion ng chitin sa chitosan bilang ang panunaw (hal., Nao) fragmentes at penetrates ang solid chitin particle, sa gayon pinararami ang ibabaw ng lugar at pagpapabuti ng mass transfer sa pagitan ng solid at likido Phase. Bukod pa rito, ang mataas na gupitin pwersa ng ultrasonic cavitation lumikha ng libreng Radicals na dagdagan ang muling gawain ng reagent (i.e. Nao) habang hydrolysis. Bilang isang hindi thermal processing pamamaraan, sonication pinipigilan ang thermal marawal kalagayan paggawa ng mataas na kalidad chitosan. Ultrasonic iklian processing beses kinakailangan upang kunin chitin mula crustacong pati na rin ang mga chitin (at sa gayon ay sa dakong huli chitosan) ng mas mataas na kadalisayan kumpara sa tradisyunal na processing kondisyon. Para sa produksyon ng mga chitin at chitosan, ultrasounds sa gayon ay ang potensyal na sa mas mababang produksyon gastos, bawasan ang pagpoproseso ng oras, payagan para sa isang mas mahusay na kontrol ng proseso ng produksyon at mabawasan ang kapaligiran epekto ng basura ng proseso.

Bentahe ng ultrasonic Chitosan produksyon

  • Mas mataas na Chitosan ani
  • Superior kalidad
  • Idiniskuwentong oras
  • Mas mababang proseso ng temperatura
  • Nadagdagang kahusayan
  • Madaling & ligtas na operasyon
  • kapaligiran friendly

Ultrasonic Chitin Decetylation sa Chitosan – Protocol

1) ihanda ang chitin:
Paggamit ng alimango mga shell bilang source materyal, ang alimango mga shell dapat lubusan hugasan upang alisin ang anumang natutunaw organics at adhering impurities kabilang ang lupa at protina. Pagkatapos, ang shell materyal ay dapat na ganap na tuyo (hal., sa 60 º C para sa 24h sa isang oven). Ang tuyo mga shell ay pagkatapos ay lupa (hal. paggamit ng isang martilyo kiskisan), deproteinized sa isang alkalina medium (hal., NaOH sa isang conc. ng 0.125 sa 5.0 M), at demineralized sa acid (hal., maghalo hydrochloric acid).
2) ultrasonic Deacetylation
Upang patakbuhin ang isang karaniwang ultrasonic deacetylation reaksyon, beta-chitin particle (0.125 mm < d < 0.250 mm) are suspended in 40% (w/w) aqueous NaOH at a ratio beta-chitin/NaOH aqueous solution of 1/10(g mL-1), ang suspensyon ay inilipat sa isang napapaderan glass basong panglaboratoryo at ay at sonicated sa pamamagitan ng paggamit ng isang Hielscher UP400St ultrasonic homogenizer. Ang mga sumusunod na parameter (cf. Fiamingo et al. 2016) ay pinananatiling pare-pareho kapag ang pagdala ng isang ultrasonic chitin deacetylation reaksyon: (i) ultrasonic probe (sonotrode Hielscher S24d22D, tip diameter = 22 mm); (II) sonication pulso mode (IP = 0.5 SEC); (III) ultrasonic ibabaw katindihan
(I = 52.6 W cm-2), (iv) reaksyon temperatura (60 º C ± 1 º C), (v) oras ng reaksyon (50 min), (VI) ratio beta-chitin timbang/dami ng 40% (w/w) aqueous sosa hydroxide (BCHt/Naah = 1/10 g mL-1); (vii) dami ng beta-chitin suspensyon (50mL).
Ang unang reaksyon nalikom para sa 50min sa ilalim ng pare-pareho magnetic na pinupukaw at pagkatapos ay natigil sa pamamagitan ng mabilis paglamig ang suspensyon sa 0 º C. Pagkatapos maghalo hydrochloric acid ay idinagdag upang makuha pH 8.5 at sample CHs1 ay nakahiwalay sa pamamagitan ng pagsasala, sa pamamagitan ng malawakan hugasan sa deionized tubig at tuyo sa ambient kondisyon. Kapag ang parehong ultrasonic deacetylation ay paulit-ulit bilang isang pangalawang hakbang sa CHs1, ito ay gumagawa ng sample CHs2.

Ultrasonic deacetylation ng Chikan sa chitosan

Pag-scan ng elektron mikroskopya (SEM) mga imahe sa isang pinalaking ng 100 × ng isang) gladius, b) ultratunog-ginagamot gladius, c) Ota, d) ultratunog-ginagamot chitin-Ota, at e) chitin (source: presa et al. 2017)

Fiamingo et al. natagpuan na ang ultrasonic deacetylation ng beta-chitin mahusay na gumagawa ng mataas na molecular timbang chitosan na may isang mababang antas ng acetylation ni gamit ang additives o hindi gumagalaw na kapaligiran o mahaba reaksyon beses. Kahit na ang ultrasonic deacetylation reaksyon ay isinasagawa sa ilalim ng malumanay kondisyon – i.e. mababang reaksyon temperatura kapag inihambing sa karamihan ng mga termochemical deacetylations. Ang ultrasonic deacetylation ng beta-chitin ay nagbibigay-daan sa paghahanda ng hindi pa deacetylated chitosan na nagtataglay ng variable na antas ng acetylation (4% ≤ DA ≤ 37%), mataas na timbang average molecular timbang (900,000 g mol-1 ≤ MW ≤ 1,200,000 g mol-1 ) at mababang dispersity (1.3 ≤ Ð ≤ 1.4) sa pamamagitan ng pagdala ng tatlong magkakasunod na reaksyon (50 min/hakbang) sa 60 º C.

Hielscher Ultrasonics mga paninda mataas na pagganap ultrasonicators para sa mga aplikasyon ng sonochemical.

Mataas na kapangyarihan ultrasonic processors mula sa lab na pilot at pang-industriya na timbangan.

Mataas na pagganap ng ultrasonic system para sa Chitosan produksyon

UIP4000hdT-4 kilowatts malakas ultrasonic system para sa bunutan at malaxxation ng dagdag na birhen langis ng olibaAng fragmentation ng chitin at ang decetylation ng chitin sa chitosan ay nangangailangan ng malakas at maaasahang ultrasonic kagamitan na maaaring maghatid ng mataas na amplitudes, nag-aalok ng tiyak na controllability sa ibabaw ng mga parameter ng proseso at maaaring pinatatakbo sa 24/7 sa ilalim ng mabigat na load at sa mahihirap na kapaligiran. Hielscher ultrasonics produkto range makakuha ka at ang iyong mga kinakailangan sa proseso sakop. Hielscher ultrasonicators ay mataas na pagganap ng mga sistema na maaaring equipped sa mga accessories tulad ng sonotrodes, boosters, reactors o daloy ng mga cell upang tumugma sa iyong mga pangangailangan ng proseso sa isang optimal sa paraan.
Sa pamamagitan ng digital na kulay display, ang pagpipilian upang nakaset-na sonication nagpapatakbo, awtomatikong data recording sa isang Integrated SD card, remote browser control at maraming iba pang mga tampok, pinakamataas na proseso control at mga gumagamit ay natiyak. Ipares sa robustness at mabigat na kapasidad ng load, Hielscher ultrasonic sistema ay ang iyong maaasahang trabaho kabayo sa produksyon.
Chitin fragmentation at deacetylation ay nangangailangan ng malakas na ultratunog upang makuha ang target na conversion at isang huling chitosan produkto ng mataas na kalidad. Lalo na para sa fragmentation ng mga chitin natuklap, mataas na amplitudes at mataas na mga pamimilit ay napakahalaga. Hielscher ultrasonics’ Industrial ultrasonic processors madaling maghatid ng napakataas na amplitudes. Amplitudes ng hanggang sa 200 μm maaaring patuloy na tumakbo sa 24/7 na operasyon. Para sa kahit na mas mataas na amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes ay magagamit. Ang kapangyarihan kapasidad ng Hielscher ultrasonic system ay nagbibigay-daan para sa mahusay at mabilis deacetylation sa isang ligtas at mga gumagamit-friendly na proseso.

Ang table sa ibaba ay nagbibigay sa iyo ng mga indikasyon ng tinatayang processing kapasidad ng ating ultrasonicators:

Dami ng Batch Daloy Rate Rekomendadong mga aparatong
1 sa 500mL 10 hanggang 200mL/min UP100H
10 sa 2000mL 20 sa 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 hanggang 20L 0.2 sa 4L/min UIP2000hdT
10 sa 100L 2 sa 10L/min UIP4000hdT
n.a 10 sa 100L/min UIP16000
n.a mas malaki kumpol ng mga UIP16000

Makipag-ugnay sa amin! / Itanong sa atin!

Humingi ng karagdagang impormasyon

Mangyaring gamitin ang form sa ibaba, kung nais mong humiling ng karagdagang impormasyon tungkol sa ultrasonic homogenization. Kami ay natutuwa upang mag-alok sa iyo ng isang ultrasonic sistema na pagtugon ng iyong pangangailangan.









Mangyaring tandaan natin Patakaran sa privacy.


Panitikan/mga reperensya

  • Butnaru E., Stoleru E., Brebu M.A, Darie-Nita R.N., Bargan A., Vasile C. (2019): Chitosan-batay Bionanocomposite pelikula inihanda sa pamamagitan ng emulsyon pamamaraan para sa pagkain pangangalaga. Mga materyales 2019, 12 (3), 373.
  • Fiamingo A., de Moura Delezuk J.A., Trombotto St. David L., Campana-mga pelikula S.P. (2016): Malawakan deacetylated mataas molecular timbang chitosan mula sa multistep ultratunog-tulong deacetylation ng beta-chitin. Ultrasonics Sonochemie 32, 2016. 79 – 85.
  • Kjartansson, G., Wu, T., Zivanovic, S., Weiss, J. (2008): Sonochemically-tulong sa conversion of Chitin to Chitosan, USDA National research Initiative punong-guro mga investigator meeting, New Orleans, LA, Hunyo 28th.
  • Kjartansson, G., Kristbergsson, K. Zivanovic, S., Weiss, J. (2008): impluwensya ng temperatura sa panahon deacetylation ng chitin sa chitosan na may mataas na katindihan ultratunog bilang isang pre-paggamot, taunang pulong ng institute of food technologists, New Orleans, LA, Hunyo 30, 95-18.
  • Kjartansson, G., Kristbergsson, K., Zivanovic, S., Weiss, J. (2008): impluwensya ng mataas na katindihan ultratunog upang mapabilis ang conversion ng chitin sa chitosan, taunang pulong ng institute of food technologists, New Orleans, LA, Hunyo 30, 95-17.
  • Preto M.F., Campana-pelikula Ho S.P., Fiamingo A., Cosentino I.C., Tessari-Zampieri M.C., Abessa D.M.S., Romero A.F., Bordon I.C. (2017): Gladius at ang kagaya nito nito bilang potensyal na biosorbano para sa Marine oil diesel. Environmental science at polusyon pananaliksik (2017) 24:22932 – 22939.
  • Wijesena R.N., Tissera N., Kannangara Y.Y., Lin Y., Amaratunga G.A.J., de Silva K.M.N. (2015): Isang paraan para sa tuktok down paghahanda ng chitosan nanoparticles at nanofibers. Karbohaydreyt Polymers 117, 2015. 731 – 738.
  • Wu, T., Zivanovic, S., Hayes, D.G., Weiss, J. (2008). Mahusay na pagbabawas ng chitosan molecular timbang sa pamamagitan ng mataas na katindihan ultratunog: pangunahing mekanismo at epekto ng processing parameter. Journal of agricultural at food chemistry 56 (13): 5112-5119.
  • Yadav M.; Goswami P.; Paritosh K.; Kumar M.; Pareek N.; Vivekanand t. (2019): Pagkaing-dagat basura: isang source para sa paghahanda ng komersiyal magtrabaho chitin/chitosan materyales. Bioresources at Bioprocessing 6/8, 2019.


Ang mga katotohanan na napakahalagang malaman

Paano gumagana ang ultrasonic Chitin Deactylation?

Kapag ang mataas na kapangyarihan, mababa ang dalas ultratunog (hal., 20-26kHz) ay sinamahan sa isang likido o slurry, alternating mataas na presyon/mababa ang presyon ng mga kurso ay inilapat sa likido paglikha ng compression at rarefaction. Sa panahon ng mga alternating na mataas na presyon/mababang presyon ng mga cycles, maliit na vacuum bula ay nabuo, na lumalaki sa paglipas ng ilang mga cycles ng presyon. Sa punto, kapag ang mga vacuum bula ay hindi maaaring sumipsip ng mas maraming enerhiya, sila collaps malakas. Sa panahon na ito bubble Implosion, lokal na napaka matinding kondisyon mangyari: mataas na temperatura ng hanggang sa 5000K, mga pamimilit ng hanggang sa 2000atm, napaka mataas pagpainit/paglamig rate at presyon differentials mangyari. Dahil sa ang bubble tiklupin dinamika ay mas mabilis kaysa sa mass at init transfer, ang enerhiya sa humandusay butas ay lamang sa isang maliit na zone, tinatawag din na "Hot spot". Ang huwag ng cavitation bubble din ay resulta sa microturbulences, likido jet ng hanggang sa 280m/s bilis at nagreresulta gupitin pwersa. Ito kababalaghan ay kilala bilang ultrasonic o tunog cavitation.
Droplets at particle sa sonicated likido ay impinged sa pamamagitan ng mga cavitational pwersa at kapag ang Accelerated particle mabangga sa bawat isa, makakuha sila ng mga basag sa pamamagitan ng interbanggaan. Ang cavitation ng tunog ay ang paggawa ng prinsipyo ng ultrasonic paggiling, dispersing, Emulsification at Sonochemie.
Para sa chitin deacetylation, mataas na katindihan ultratunog pagtaas sa lugar sa ibabaw sa pamamagitan ng pagpapagana ng ibabaw at pagtataguyod ng mass transfer sa pagitan ng particle at reagent.

chitosan

Chitosan ay isang binago, cationic, di-nakakalason karbohaydreyt polimer sa isang komplikadong chemical istraktura nabuo sa pamamagitan ng Ota-(1, 4) glucosamine yunit bilang pangunahing bahagi nito (> 80%) at N-acetyl glucosamine Unit (<20%), randomly distributed along the chain. Chitosan is derived from chitin through chemical or enzymatic deacetylation. The degree of deacetylation (DA) determines the content of free amino groups in the structure and is used to distinguish between chitin and chitosan. Chitosan shows good solubility in moderate solvents such as diluted acetic acid and offers several free amine groups as active sites. This makes chitosan advantageous over chitin in many chemical reactions. Chitosan is valued for its excellent biocompatibility and biodegradability, non-toxicity, good antimicrobial activity (against bacteria and fungi), oxygen impermeability and film forming properties. In contrast to chitin, chitosan has the advantage of being water-soluble and thereby easier to handle and use in formulations. As the second most abundant polysaccharide following cellulose, the huge abundance of chitin makes it a cheap and sustainable raw material.

Chitosan produksyon

Chitosan ay ginawa sa isang dalawang hakbang na proseso. Sa unang hakbang, ang raw materyal, tulad ng crustacean mga shell (ie. hipon, alimango, lob), ay deproteinized, demineralized at nalinis upang makakuha ng chitin. Sa ikalawang hakbang, chitin ay ginagamot sa isang malakas na base (hal., Nao) upang alisin acetyl side chains upang makakuha ng chitosan. Ang proseso ng maginoo chitosan produksyon ay kilala upang maging napaka oras ubos at gastos intensive.

chitin

Chitin (C8H13OH5Nn ay isang tuwid na hanay polimer ng Ota-1, 4-N-acetylglucosamine at ay nasa α-, Ota-at γ. Pagiging hinangong ng asukal, chitin ay isang pangunahing bahagi ng exoskeletons ng arthropods, tulad ng crustacong at insekto, ang radulae ng molluscs, cephalopod beaks, at ang mga timbangan ng isda at lissamphibng mga tao at maaaring matagpuan sa cell pader sa fungi, masyadong. Ang istraktura ng chitin ay maihahambing sa selulusa, bumubuo ng mala-kristal nanofibrvigil o balbas. Selulusa ay ang pinaka masaganang polysaccharide ng mundo, na sinundan sa pamamagitan ng chitin bilang pangalawang pinaka Masagana polysaccharide.

glucosamine

Glucosamine (C6H13HINDI5) ay isang amino asukal at isang mahalagang pauna sa biochemical pagbubuo ng glycosylated protina at lipid. Glucosamine ay natural na isang masaganang tambalan na bahagi ng istraktura ng parehong mga Polysaccharides, chitosan, at chitin, na gumagawa ng Glucosamine isa sa mga pinaka masaganang monosaccharides. Karamihan ng mga komersiyal na magagamit glucosamine ay ginawa sa pamamagitan ng hydrolysis ng crustacean exoskeletons, i.e. alimango at lobmga shell.
Glucosamine ay pangunahing ginagamit bilang pandiyeta madagdagan kung saan ito ay ginagamit sa mga anyo ng Glucosamine sulkapalaran, Glucosamine hydrochloride o N-acetyl Glucosamine. Glucosamine sulkapalaran supplements ay ibinibigay pasalita upang matrato ang isang masakit na kalagayan na sanhi ng pamamaga, pagkasira at sa huli pagkawala ng kartilago (osteoarthritis).