Hielscher Ultrasonics
Սիրով կքննարկենք ձեր գործընթացը։
Զանգահարեք մեզ: +49 3328 437-420
Գրեք մեզ: [email protected]

Խիտինի ուլտրաձայնային դեացետիլացումը՝ խիտոզանի ստացմամբ

Խիտոզանը խիտինից ստացվող կենսապոլիմեր է, որը բազմաթիվ կիրառություններ ունի դեղագործության, սննդի, գյուղատնտեսության և արդյունաբերության ոլորտներում։ Խիտինի ուլտրաձայնային դեացետիլացումը՝ խիտոզանի ստացմամբ, զգալիորեն ինտենսիվացնում է մշակումը՝ ապահովելով արդյունավետ և արագ գործընթաց ու բարձրորակ խիտոզանի բարձր ելք։

Խիտոզանի ուլտրաձայնային արտադրություն

Խիտոզանը ստացվում է խիտինի N-դեացետիլացմամբ։ Սովորական դեացետիլացման դեպքում խիտինը թրջում են ջրային ալկալային լուծիչներում (սովորաբար՝ 40–50% (w/w) NaOH)։ Թրջման գործընթացը պահանջում է 100–120ºC բարձր ջերմաստիճան, շատ ժամանակատար է, իսկ թրջման յուրաքանչյուր փուլում ստացվող խիտոզանի ելքը ցածր է։ Բարձր հզորության ուլտրաձայնի կիրառումը զգալիորեն ինտենսիվացնում է խիտինի դեացետիլացման գործընթացը և ավելի ցածր ջերմաստիճանում արագ մշակմամբ ապահովում ցածր մոլեկուլային զանգվածով խիտոզանի բարձր ելք։ Ուլտրաձայնային դեացետիլացման արդյունքում ստացվում է բարձրորակ խիտոզան, որն օգտագործվում է որպես սննդային և դեղագործական բաղադրիչ, որպես պարարտանյութ և արդյունաբերական բազմաթիվ այլ կիրառություններում։
Ուլտրաձայնային մշակումը խիտինի ացետիլացման աստիճանի (DA) առումով ապահովում է բացառիկ արդյունք՝ խիտինի DA≥90 ացետիլացման աստիճանը նվազեցնելով մինչև DA≤10 ունեցող խիտոզանի ստացումը։
Բազմաթիվ հետազոտություններ հաստատում են խիտինի ուլտրաձայնային դեացետիլացման արդյունավետությունը՝ խիտոզանի ստացման համար։ Weiss J. և համահեղինակները (2008) պարզել են, որ ուլտրաձայնային մշակումը կտրուկ բարելավում է խիտինի փոխակերպումը խիտոզանի։ Խիտինի ուլտրաձայնային մշակումը զգալիորեն խնայում է ժամանակը՝ գործընթացի համար պահանջվող տևողությունը 12–24 ժամից կրճատելով մինչև մի քանի ժամ։ Բացի այդ, ամբողջական փոխակերպման հասնելու համար ավելի քիչ լուծիչ է պահանջվում, ինչը նվազեցնում է օգտագործված կամ չարձագանքած լուծիչի՝ խտացված NaOH-ի հեռացման և օգտահանման անհրաժեշտության հետ կապված շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը։

Խիտինի ուլտրաձայնային դեացետիլացում խիտոզանի

Ուլտրաձայնային մշակումը նպաստում է խիտինի դեացետիլացմանը՝ խիտոզանի ստացմամբ

Բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային սարք UIP4000hdT՝ արդյունաբերական կիրառությունների համար

UIP4000hdT – 4kW հզորությամբ ուլտրաձայնային համակարգ

Տեղեկատվության հարցում



Խիտոզանի ուլտրաձայնային մշակման աշխատանքի սկզբունքը

Բարձր հզորության, ցածր հաճախականության ուլտրաձայնային մշակումը (∼20–26kHz) հեղուկներում և կախույթներում առաջացնում է ակուստիկ կավիտացիա։ Բարձր հզորության ուլտրաձայնը նպաստում է խիտինի փոխակերպմանը խիտոզանի, քանի որ լուծիչը (օրինակ՝ NaOH) մասնատում է խիտինի պինդ մասնիկները և ներթափանցում դրանց մեջ՝ այդպիսով մեծացնելով մակերևույթի մակերեսը և բարելավելով պինդ ու հեղուկ ֆազերի միջև զանգվածափոխանակությունը։ Բացի այդ, ուլտրաձայնային կավիտացիայի առաջացրած սահքի մեծ ուժերը ստեղծում են ազատ ռադիկալներ, որոնք հիդրոլիզի ընթացքում բարձրացնում են ռեագենտի (այսինքն՝ NaOH) ռեակցիոնունակությունը։ Որպես ոչ ջերմային մշակման եղանակ՝ ուլտրաձայնային մշակումը կանխում է ջերմային քայքայումը՝ ապահովելով բարձրորակ խիտոզանի ստացում։ Ուլտրաձայնը կրճատում է խեցգետնակերպերից խիտինի արդյունահանման համար պահանջվող մշակման ժամանակը, ինչպես նաև ապահովում ավելի բարձր մաքրության խիտին (և, հետևաբար, հետագայում նաև խիտոզան), քան մշակման ավանդական պայմանները։ Այսպիսով, խիտինի և խիտոզանի արտադրության մեջ ուլտրաձայնի կիրառումը հնարավորություն ունի նվազեցնելու արտադրական ծախսերը, կրճատելու մշակման ժամանակը, ապահովելու արտադրական գործընթացի ավելի լավ վերահսկում և նվազեցնելու գործընթացի թափոնների ազդեցությունը շրջակա միջավայրի վրա։

Խիտոզանի ուլտրաձայնային արտադրության առավելությունները

  • Խիտոզանի ավելի բարձր ելք
  • Գերազանց որակ
  • Ժամանակի կրճատում
  • Գործընթացի ավելի ցածր ջերմաստիճան
  • Արդյունավետության բարձրացում
  • Հեշտ և անվտանգ շահագործում
  • Շրջակա միջավայրի նկատմամբ բարենպաստ

Խիտինի ուլտրաձայնային դեացետիլացումը՝ խիտոզանի ստացմամբ – ընթացակարգ

1) Նախապատրաստեք խիտինը.
Ծովախեցգետնի պատյանները որպես ելանյութ օգտագործելիս դրանք պետք է մանրակրկիտ լվանալ՝ հեռացնելու բոլոր լուծելի օրգանական նյութերն ու կպած խառնուրդները, այդ թվում՝ հողն ու սպիտակուցը։ Այնուհետև պատյանների նյութը պետք է ամբողջությամբ չորացնել (օրինակ՝ չորացնող պահարանում՝ 60ºC ջերմաստիճանում, 24h տևողությամբ)։ Ապա չորացրած պատյաններն աղում են (օրինակ՝ մուրճաղացով), ալկալային միջավայրում հեռացնում են սպիտակուցները (օրինակ՝ 0,125–5,0 M կոնցենտրացիայով NaOH կիրառելով), իսկ թթվային միջավայրում՝ հանքանյութերը (օրինակ՝ նոսր աղաթթվով)։
2) Ուլտրաձայնային դեացետիլացում
Ուլտրաձայնային դեացետիլացման տիպային ռեակցիա իրականացնելու համար բետա-խիտինի մասնիկները (0,125 mm < d < 0,250 mm) կախույթի են վերածում NaOH-ի 40% (w/w) ջրային լուծույթում՝ բետա-խիտին/NaOH-ի ջրային լուծույթ հարաբերությունը սահմանելով 1/10(g mL-1), կախույթը տեղափոխվում է կրկնապատ ապակե բաժակի մեջ և ենթարկվում ուլտրաձայնային մշակման՝ օգտագործելով Hielscher UP400St ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորը։ Խիտինի ուլտրաձայնային դեացետիլացման ռեակցիան իրականացնելիս հետևյալ պարամետրերը (տե՛ս Fiamingo et al. 2016) պահվում են հաստատուն՝ (i) ուլտրաձայնային զոնդ (Hielscher S24d22D սոնոտրոդ, ծայրամասի տրամագիծը = 22 mm), (ii) ուլտրաձայնային մշակման իմպուլսային ռեժիմ (IP = 0,5sec), (iii) ուլտրաձայնի մակերևութային ինտենսիվություն
(I = 52,6 W cm-2), (iv) ռեակցիայի ջերմաստիճան (60ºC ±1ºC), (v) ռեակցիայի տևողություն (50 min), (vi) բետա-խիտինի զանգվածի և նատրիումի հիդրօքսիդի 40% (w/w) ջրային լուծույթի ծավալի հարաբերություն (BCHt/NaOH = 1/10 g mL-1), (vii) բետա-խիտինի կախույթի ծավալ (50mL)։
Առաջին ռեակցիան ընթանում է 50min՝ մշտական մագնիսական խառնման պայմաններում, այնուհետև ընդհատվում է՝ կախույթն արագ սառեցնելով մինչև 0ºC։ Այնուհետև ավելացվում է նոսր աղաթթու՝ pH 8,5 ստանալու համար, իսկ CHs1 նմուշն առանձնացվում է ֆիլտրմամբ, մանրակրկիտ լվացվում դեիոնացված ջրով և չորացվում շրջակա միջավայրի պայմաններում։ Երբ նույն ուլտրաձայնային դեացետիլացումը կրկնվում է որպես երկրորդ փուլ՝ CHs1 նմուշի նկատմամբ, ստացվում է CHs2 նմուշը։

Խիտինի ուլտրաձայնային դեացետիլացում խիտոզանի

Սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակով (SEM) ստացված պատկերներ՝ 100× խոշորացմամբ. a) գլադիուս, b) ուլտրաձայնով մշակված գլադիուս, c) β-խիտին, d) ուլտրաձայնով մշակված β-խիտին և e) խիտոզան (աղբյուր՝ Preto et al. 2017)

Fiamingo և համահեղինակները պարզել են, որ բետա-խիտինի ուլտրաձայնային դեացետիլացումն արդյունավետորեն ապահովում է ացետիլացման ցածր աստիճանով բարձր մոլեկուլային զանգվածով խիտոզանի ստացում՝ առանց հավելանյութերի, իներտ մթնոլորտի կամ ռեակցիայի երկար տևողության։ Թեև ուլտրաձայնային դեացետիլացման ռեակցիան իրականացվում է ավելի մեղմ պայմաններում՝ այսինքն՝ ռեակցիայի ցածր ջերմաստիճանում՝ ջերմաքիմիական դեացետիլացումների մեծ մասի համեմատ։ Բետա-խիտինի ուլտրաձայնային դեացետիլացումը հնարավորություն է տալիս ստանալ պատահական բաշխմամբ դեացետիլացված խիտոզան՝ ացետիլացման փոփոխական աստիճանով (4% ≤ DA ≤ 37%), բարձր զանգվածամիջին մոլեկուլային զանգվածով (900 000 g mol-1 ≤ Mw ≤ 1 200 000 g mol-1 ) և ցածր դիսպերսայնությամբ (1,3 ≤ Ð ≤ 1,4)՝ 60ºC ջերմաստիճանում իրականացնելով երեք հաջորդական ռեակցիա (50 min/փուլ)։

Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արտադրողականությամբ ուլտրաձայնային սարքեր՝ սոնոքիմիական կիրառությունների համար։

Բարձր հզորության ուլտրաձայնային պրոցեսորներ՝ լաբորատորից մինչև փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբեր։

Բարձր արտադրողականության ուլտրաձայնային համակարգեր՝ խիտոզանի արտադրության համար

UIP4000hdT – 4 կիլովատ հզորությամբ ուլտրաձայնային համակարգ՝ էքստրա վիրջին ձիթապտղի յուղի արդյունահանման և մալաքսացիայի համարԽիտինի մասնատումը և խիտինից խիտոզան ստանալու դեացետիլացումը պահանջում են հզոր ու հուսալի ուլտրաձայնային սարքավորումներ, որոնք կարող են ապահովել բարձր ամպլիտուդներ, թույլ են տալիս ճշգրիտ վերահսկել գործընթացի պարամետրերը և կարող են աշխատել 24/7՝ մեծ բեռնվածության ու խիստ պայմաններում։ Hielscher Ultrasonics ապրանքատեսականին բավարարում է ձեր և ձեր գործընթացի պահանջները։ Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը բարձր արտադրողականության համակարգեր են, որոնք կարող են համալրվել այնպիսի պարագաներով, ինչպիսիք են սոնոտրոդները, ամպլիտուդի ուժեղացուցիչները, ռեակտորները կամ հոսքային բջիջները՝ ձեր գործընթացի կարիքներին օպտիմալ կերպով համապատասխանելու համար։
Թվային գունավոր էկրանը, ուլտրաձայնային մշակման ցիկլերը նախապես սահմանելու հնարավորությունը, ներկառուցված SD քարտի վրա տվյալների ավտոմատ գրանցումը, դիտարկիչով հեռակառավարումը և բազմաթիվ այլ գործառույթներ ապահովում են գործընթացի վերահսկման և օգտագործման հարմարավետության ամենաբարձր մակարդակը։ Ամրության և մեծ բեռնվածք կրելու ունակության հետ համատեղ՝ Hielscher ուլտրաձայնային համակարգերը ձեր հուսալի աշխատուժն են արտադրության մեջ։
Խիտինի մասնատումն ու դեացետիլացումը պահանջում են հզոր ուլտրաձայն՝ նպատակային փոխակերպման և բարձրորակ վերջնական խիտոզանային արտադրանքի ստացման համար։ Հատկապես խիտինի փաթիլների մասնատման համար բարձր ամպլիտուդներն ու բարձրացված ճնշումները վճռորոշ նշանակություն ունեն։ Hielscher Ultrasonics արդյունաբերական ուլտրաձայնային պրոցեսորները հեշտությամբ ապահովում են շատ բարձր ամպլիտուդներ։ Մինչև 200µm ամպլիտուդները կարող են անընդհատ պահպանվել 24/7 աշխատանքի ընթացքում։ Էլ ավելի բարձր ամպլիտուդների համար հասանելի են անհատական պատվերով պատրաստվող ուլտրաձայնային սոնոտրոդներ։ Hielscher ուլտրաձայնային համակարգերի հզորությունը թույլ է տալիս իրականացնել արդյունավետ և արագ դեացետիլացում՝ անվտանգ ու օգտագործման համար հարմար գործընթացում։

Ստորև բերված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մշակման մոտավոր արտադրողականության մասին.

Խմբաքանակի ծավալ Հոսքի ծավալային արագություն Առաջարկվող սարքեր
1-ից մինչև 500mL 10-ից մինչև 200mL/min UP100H
10-ից մինչև 2000mL 20-ից մինչև 400mL/min UP200Ht, UP400St
0,1-ից մինչև 20L 0,2-ից մինչև 4L/min UIP2000hdT
10-ից մինչև 100L 2-ից մինչև 10L/min UIP4000hdT
n.a. 10-ից մինչև 100L/min UIP16000
n.a. ավելի մեծ սարքերի խումբ՝ UIP16000

Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։

Հայցեք լրացուցիչ տեղեկություններ

Խնդրում ենք օգտվել ստորև բերված ձևաթղթից, եթե ցանկանում եք լրացուցիչ տեղեկություններ ստանալ ուլտրաձայնային համասեռացման մասին։ Սիրով ձեզ կառաջարկենք ձեր պահանջներին համապատասխանող ուլտրաձայնային համակարգ։





Գրականություն/հղումներ



Փաստեր, որոնք արժե իմանալ

Ինչպե՞ս է գործում խիտինի ուլտրաձայնային դեացետիլացումը։

Երբ բարձր հզորության, ցածր հաճախականության ուլտրաձայնը (օրինակ՝ 20–26kHz) հաղորդվում է հեղուկին կամ կախույթին, հեղուկը ենթարկվում է բարձր ճնշման / ցածր ճնշման հերթագայվող ցիկլերի՝ առաջացնելով սեղմում և նոսրացում։ Բարձր ճնշման / ցածր ճնշման այս հերթագայվող ցիկլերի ընթացքում առաջանում են փոքր վակուումային պղպջակներ, որոնք աճում են ճնշման մի քանի ցիկլերի ընթացքում։ Այն պահին, երբ վակուումային պղպջակներն այլևս չեն կարող ավելի շատ էներգիա կլանել, դրանք ուժգին փլուզվում են։ Պղպջակների՝ դեպի ներս այս փլուզման ընթացքում տեղային առումով առաջանում են չափազանց ինտենսիվ պայմաններ՝ մինչև 5000K բարձր ջերմաստիճաններ, մինչև 2000atm ճնշումներ, տաքացման/սառեցման շատ բարձր արագություններ և ճնշման տարբերություններ։ Քանի որ պղպջակների փլուզման դինամիկան ավելի արագ է, քան զանգվածի և ջերմության փոխանցումը, փլուզվող խոռոչի էներգիան սահմանափակվում է շատ փոքր գոտում, որը նաև կոչվում է «տաք կետ»։ Կավիտացիոն պղպջակի՝ դեպի ներս փլուզումը նաև առաջացնում է միկրոտուրբուլենտություններ, մինչև 280m/s արագությամբ հեղուկի շիթեր և դրանցից բխող սահքի ուժեր։ Այս երևույթը հայտնի է որպես ուլտրաձայնային կամ ակուստիկ կավիտացիա։
Ուլտրաձայնով մշակվող հեղուկի կաթիլներն ու մասնիկները ենթարկվում են այդ կավիտացիոն ուժերի հարվածային ազդեցությանը, և երբ արագացված մասնիկները բախվում են միմյանց, դրանք փշրվում են միջմասնիկային բախման հետևանքով։ Ակուստիկ կավիտացիան ուլտրաձայնային աղացման, դիսպերսման, էմուլգացման և սոնոքիմիայի գործողության սկզբունքն է։
Խիտինի դեացետիլացման դեպքում բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնը մեծացնում է մակերեսի մակերեսը՝ ակտիվացնելով մակերեսը և խթանելով մասնիկների ու ռեագենտի միջև զանգվածի փոխանցումը։

Խիտոզան

Խիտոզանը ձևափոխված, կատիոնային, ոչ թունավոր ածխաջրային պոլիմեր է՝ բարդ քիմիական կառուցվածքով, որը կազմված է շղթայի երկայնքով պատահականորեն բաշխված β-(1,4) գլյուկոզամինային միավորներից՝ որպես հիմնական բաղադրիչ (>80%), և N-ացետիլգլյուկոզամինային միավորներից (<20%)։ Խիտոզանը ստացվում է խիտինից՝ քիմիական կամ ֆերմենտային դեացետիլացմամբ։ Դեացետիլացման աստիճանը (DA) որոշում է կառուցվածքում ազատ ամինախմբերի պարունակությունը և օգտագործվում է խիտինն ու խիտոզանը տարբերակելու համար։ Խիտոզանը լավ լուծելիություն է ցուցաբերում չափավոր ազդեցությամբ լուծիչներում, օրինակ՝ նոսրացված քացախաթթվում, և ունի մի քանի ազատ ամինախմբեր՝ որպես ակտիվ կենտրոններ։ Սա բազմաթիվ քիմիական ռեակցիաներում խիտոզանին առավելություն է տալիս խիտինի նկատմամբ։
Խիտոզանը գնահատվում է իր գերազանց կենսահամատեղելիության և կենսաքայքայելիության, ոչ թունավոր լինելու, լավ հակամանրէային ակտիվության (բակտերիաների և սնկերի դեմ), թթվածնի նկատմամբ անթափանցելիության և թաղանթագոյացման հատկությունների համար։ Ի տարբերություն խիտինի՝ խիտոզանն ունի ջրում լուծելի լինելու առավելություն, ինչի շնորհիվ այն ավելի հեշտ է մշակել և օգտագործել բաղադրություններում։
Լինելով ցելյուլոզից հետո երկրորդ ամենատարածված պոլիսախարիդը՝ խիտինն իր հսկայական առատության շնորհիվ էժան և կայուն հումք է։

Խիտոզանի արտադրություն

Խիտոզանն արտադրվում է երկփուլ գործընթացով։ Առաջին փուլում հումքը, օրինակ՝ խեցգետնակերպերի պատյանները (այսինքն՝ ծովախեցգետնի, ծովախեցգետնախեցու, օմարի), ենթարկվում է սպիտակուցազերծման, հանքազերծման և մաքրման՝ խիտին ստանալու համար։ Երկրորդ փուլում խիտինը մշակվում է ուժեղ հիմքով (օրինակ՝ NaOH)՝ ացետիլային կողային շղթաները հեռացնելու և խիտոզան ստանալու համար։ Հայտնի է, որ խիտոզանի ավանդական արտադրության գործընթացը շատ ժամանակատար և ծախսատար է։

Խիտին

Խիտինը (C8H13O5N)n β-1,4-N-ացետիլգլյուկոզամինի ուղիղ շղթայով պոլիմեր է և դասակարգվում է α-, β- և γ-խիտինի։ Լինելով գլյուկոզի ածանցյալ՝ խիտինը հոդվածոտանիների, օրինակ՝ խեցգետնակերպերի և միջատների արտաքին կմախքների, փափկամարմինների ռադուլաների, գլխոտանիների կտուցների, ինչպես նաև ձկների ու լիսամֆիբիաների թեփուկների հիմնական բաղադրիչ է և կարող է հայտնաբերվել նաև սնկերի բջջապատերում։ Խիտինի կառուցվածքը համեմատելի է ցելյուլոզի կառուցվածքի հետ՝ առաջացնելով բյուրեղային նանոֆիբրիլներ կամ բեղիկներ։ Ցելյուլոզն աշխարհում ամենատարածված պոլիսախարիդն է, որին հաջորդում է խիտինը՝ որպես երկրորդ ամենատարածված պոլիսախարիդ։

Գլյուկոզամին

Գլյուկոզամինը (C6H13NO5) ամինաշաքար է և գլիկոզիլացված սպիտակուցների ու լիպիդների կենսաքիմիական սինթեզի կարևոր նախանյութ։ Գլյուկոզամինը բնության մեջ առատ միացություն է, որը երկու պոլիսախարիդների՝ խիտոզանի և խիտինի կառուցվածքի մաս է կազմում, ինչի շնորհիվ գլյուկոզամինն ամենատարածված մոնոսախարիդներից մեկն է։ Առևտրային հասանելի գլյուկոզամինի մեծ մասն արտադրվում է խեցգետնակերպերի արտաքին կմախքների, այսինքն՝ ծովախեցգետնախեցու և օմարի պատյանների հիդրոլիզով։
Գլյուկոզամինը հիմնականում օգտագործվում է որպես սննդային հավելում՝ գլյուկոզամինի սուլֆատի, գլյուկոզամինի հիդրոքլորիդի կամ N-ացետիլգլյուկոզամինի ձևերով։ Գլյուկոզամինի սուլֆատի հավելումները ընդունվում են բերանով՝ աճառի բորբոքման, քայքայման և վերջնական կորստի հետևանքով առաջացած ցավոտ վիճակը (օստեոարթրիտը) բուժելու համար։

Սիրով կքննարկենք ձեր գործընթացը։

✕