Desacetilación ultrasónica quitina quitosano
Producción ultrasónica quitosano
Ar quitosano ar obtiene ir nge ar N — desacetilación ar ar quitina. Ja ar desacetilación convencional, ar quitina bí empapa jar disolventes alcalinos acuosos (normalmente 40 ma 50% (p/p) ar NaOH). Proceso remojo requiere altas temperaturas 100 ma 120ºC ne requiere xingu ya pa, mente da rendimiento quitosano obtenido ya etapa remojo xí hñets'i'i. Ár nt'ot'e ultrasonidos mextha nts'edi intensifica significativamente proceso desacetilación jar quitina ne xta komongu ar nt'uni 'nar mar hñets'i rendimiento quitosano hñets'i'i be̲xu molecular ja 'nar nt'ot'e rápido ya zu'we mpat'i. Ar desacetilación ultrasónica xta komongu ar nt'uni 'nar quitosano hño mäs xi ngu nä'ä bí gi japu̲'be̲fi komongu ingrediente alimentario ne farmacéutico, komongu fertilizante ne xingu ma'ra aplicaciones industriales.
Ar nt'ot'e ultrasónico xta komongu ar nt'uni 'nar 'mui excepcional acetilación (xta) ja ar quitina, disminuyendo ár 'mui acetilación quitina ar xta ≥ 90 ma quitosano ko xta ≤ 10.
Xingu nsadi nthoni confirman ar eficacia desacetilación ultrasónica ar quitontina jar quitosano. Weiss, J. et jar ar. (2008) descubrieron ne ar sonicación mejora drásticamente ar conversión quitina jar quitosano. Ar nt'ot'e ultrasónico ar quitina supone mahyoni 'nar ahorro ya pa, reduciendo ar pa proceso mahyoni 12 — 24 ora ma 'ra ya tx'u̲tho ya ora. 'Nehe, bí requiere nja'bu̲ solvente pa da tsoni 'nar conversión nxo̲ge, nä'ä reduce ar impacto ambiental ar ga pe̲ts'i da desechar ne da hñäki ya ar solvente gastado wa hinda reaccionar, es decir, ar NaOH concentrado.
Ar desacetilación ar quitina quitosano ar promueve ir nge ar sonicación
UIP4000hdT – Ko ultrasónico nts'edi 4kW
Ndui funcionamiento ar nt'ot'e ultrasónico ko quitosano
Ar ultrasonicación alta potencia ne baja frecuencia (∼20-26kHz) crea cavitación acústica líquidos ne ar lodos. Ya ultrasonidos mextha nts'edi promueven ar conversión quitina jar quitosano medida da ar solvente (nt'udi, NaOH) bí fragmenta ne penetra ya partículas sólidas quitina, ampliando nja'bu̲ ar área superficie ne mejorando ar transferencia masa ja ar fase sólida ne líquida. 'Nehe, ya altas ndu cizallamiento ar cavitación ultrasónica crean radicales libres da aumentan ar reactividad ar reactivo (es decir, NaOH) Nxoge ar hidrólisis. Técnica procesamiento hingi térmico, komongu ar sonicación evita ar degradación térmica produciendo quitosano mextha ar hño. Ya ultrasonidos acortan ya tiempos ar procesamiento mahyoni pa extraer ar quitina ya crustáceos, nja'bu ngu producir quitina (ne, ir tanto, 'mefa quitosano) ar dätä pureza jar comparación ko ya nkohi procesamiento hneise̲. Ir 'me̲t'o tanto, pa ar producción ya quitina ne ya quitosano, ya ultrasonidos pe̲ts'i ár hne reducir costo producción, disminuir ar pa procesamiento, hegi nuna ar Hmunts'i 'nar mäs xi hño control proceso producción ne reducir ar impacto ambiental ya desechos ar ar proceso.
- Dätä rendimiento quitosano
- Ar hño mäs xi ngu
- Ar pa reducido
- Tsoxpa ar proceso mäs xí hñets'i'i
- Aumento ar dätä nt'ot'e
- Hei & Operación segura
- Respetuoso ko ar nt'uni mbo jar ximha̲i
Descetilación ultrasónica quitina quitosano – nthuts'i n
1) gi hoki ar quitina:
Utilizando caparazones cangrejo ngu ya he̲'mi partida, ya caparazones cangrejo tsa Thuki ma ts'o̲e pa da hñäki ya compuestos orgánicos solubles ne ya impurezas adheridas, incluidas ar ximha̲i ne ya proteínas. 'Me̲fa, ar he̲'mi ar cáscara da secar ar completamente (nt'udi, ma 60ºC durante 24 h ja 'nar horno). Tso̲kwa continuación, ya cáscaras secas muelen (ya ejemplo, utilizando 'nar ju̲ni martillos), desproteinizan ja 'nar nt'uni alcalino (nt'udi, NaOH ja 'nar mpat'i 0,125 ma 5,0 M) ne desmineralizan jar ácido (nt'udi, ácido clorhídrico diluido).
(2) ya desacetilación ultrasónica
Pa da t'ot'e 'nar reacción desacetilación ultrasónica típica, ya partículas beta — quitina (0,125 mm < D < 0.250 mm) bí suspenden jar NaOH acuoso ma 40% (p/p) ma 'nar nä'ä da 'yadi wa ya beta — quitina yá njäts'i acuosa ya NaOH 1 yá 10 (g mL)-1), ar suspensión bí transfiere ja 'nar Baso ar vidrio doble ora Jot'i ne sonica ir nge njapu'befi 'nar Hielscher UP400St Homogeneizador ultrasónico. Nuya ya parámetros (cf. Fiamingo et jar el. 2016) bí mantienen constantes nu'bu̲ ar lleva da t'ot'e xi hño 'nar reacción ultrasónica desacetilación quitina: (i) sonda ultrasónica (sonotrodo Hielscher S24d22D, diámetro mañä = 22 mm); (ii) modo de pulso de sonicación (IP = 0,5 seg); (iii) intensidad superficial ultrasónica
(I = 52,6 W cm-2), (iv) mpat'i ar reacción (60ºC ±1ºC), (v) tiempo ar reacción (50 min), (vi) nthe peso yá volumen ya beta-quitina 40% (p/p) hidróxido sodio acuoso (BCHt yá NaOH = 1 yá 10 g mL-1); (vii) volumen ar suspensión beta — quitina (50 ml).
Ar ndui reacción ar lleva da t'ot'e xi hño Nxoge 50 ya t'olo ora jár agitación magnética nzäm'bu̲ ne gem'bu̲ bí k'ats'i ma enfriando rápidamente ar suspensión 0ºC. 'Mefa da añade ácido clorhídrico diluido pa alcanzar 'nar pH 8,5 ne dá gi 'ñudi CHs1 aísla ya filtración, ar lava extensamente ko ar dehe desionizada ne seca jar nkohi ambientales. Nu'bu̲ ar repite ar xkagentho desacetilación ultrasónica komongu segundo bi thogi pa CHs1, produce CHs2 muestra.
Imágenes microscopía electrónica barrido (SEM) ko 'nar aumento ar 100× a) gladio, b) gladius tratado ko ar ultrasonido, c) β — quitina, d) β — quitina tratada ultrasonido ne e) quitosano (fuente: Preto et jar el. 2017)
Fiamingo et jar ar. descubrieron da desacetilación ultrasónica ar beta — quitina produce eficazmente quitosano mar hñets'i be̲xu molecular ko 'nar hñets'i'i 'mui acetilación, hinda utilizar aditivos nixi atmósfera inerte nixi largos tiempos reacción. Anke reacción desacetilación ultrasónica ar lleva da t'ot'e xi hño ja ya nkohi mäs suaves – Es decir, xí hñets'i'i mpat'i ar reacción jar comparación ko 'nar dätä xe̲ni ya desacetilaciones termoquímicas. Desacetilación ultrasónica ar beta — quitina permite ar nt'ot'e quitosano desacetilado aleatoriamente da posee 'nar 'mui variable acetilación (4% ≤ xta ≤ 37%), 'nar be̲xu molecular made mar hñets'i be̲xu (900.000 g mol-1 ≤ Mw ≤ 1.200.000 g mol-1 ) ne baja dispersión (1,3 ≤ Ð ≤ 1,4) ir nge ya nt'ot'e ja ya hñu reacciones consecutivas (50 min yá bi thogi) jar 60ºC.
Procesadores ultrasónicos ar mextha nts'edi ndezu̲ ar laboratorio asta ar escala piloto ne industrial.
Sistemas ultrasónicos mar hñets'i rendimiento pa ar producción quitosano
Ar fragmentación ar quitina ne ar descetilación ar quitina quitosano requiere 'nar equipo ultrasónico potente ne fiable pa suministrar dätä amplitudes, ofrezca 'nar control preciso ya parámetros jar proceso ne pa funcionar 24 ya ora ar pa, 7 ya pa ar su̲mänä jár cargas pesadas ne entornos exigentes. Gama productos Hielscher Ultrasonics bí cubre gí ne yá ndu proceso. Ya ultrasonidos Hielscher ya sistemas mar hñets'i rendimiento ne xi equipar ar ko accesorios komongu ar sonotrodos, boosters, reactores wa celdas flujo pa adaptar ar ar nt'ot'e óptima ja ya ndu ár proceso.
Ko ar pantalla 'bede ya njät'i, ar opción ar preestablecer ya ejecuciones sonicación, registro automático datos 'na jar tarheta SD 'mui, ar control remoto jar navegador ne xingu mäs ya 'befi, ar máximo control ar proceso ne ar facilidad njapu'befi. Junto con ar robustez ne ar Nar dätä hño mfeni ya carga, ya sistemas ultrasónicos Hielscher ya ár fani hñäki fiable ja ar producción.
Ar fragmentación ne ar desacetilación ar quitina requiere 'nar ecografía potente da uni ar conversión específica ne 'nar producto final quitosano mextha ar hño. Ho̲ntho nu'u̲ pa ar fragmentación ya escamas quitina, altas ya amplitudes ne ya presiones elevadas ya cruciales. Ultrasonidos de Hielscher’ Ya procesadores ultrasónicos industriales suministran hingi hembi da ya amplitudes xi altas. Las amplitudes de hasta 200 μm se pueden ejecutar de forma continua en funcionamiento 24/7. Pa amplitudes aún mi pe̲ts'i, mahyoni da 'mui sonotrodos ultrasónicos personalizados. Ar mfeni nts'edi ya sistemas ultrasónicos Hielscher permite 'nar desacetilación nt'ot'e xi hño ne ngut'a jar 'nar proceso pädi xi hño ne ya hei ar zu̲di.
Xtí tabla bí xta ar 'nar indicación ya mfeni ya procesamiento aproximada ar HMUNTS'UJE ultrasonidos:
| Volumen lote | Gasto | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| Ar 1 jar 500 ml | Ar 10 200 ml yá min | UP100H |
| Ar 10 da 2000 ml | Ar 20 400 ml yá min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 da 20L | 0.2 4 L yá min | UIP2000hdT |
| Ar 10 da 100L | Ar 2 10 l yá min | UIP4000hdT |
| n.d. | Ar 10 100 L yá min | UIP16000 |
| n.d. | Mar dätä | Racimo ar UIP16000 |
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Bibliografía yá Referencias
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- Wijesena R.N., Tissera N., Kannangara Y.Y., Lin ne., Amaratunga G.A.J., ar Silva K.M.N. (2015): 'Nar nt'ot'e pa jar nt'ot'e mañä ntsuni abajo nanopartículas ne nanofibras quitosano. Polímeros ar carbohidratos 117, 2015. 731–738.
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- Yadav M.; Goswami hne.; Paritosh ë.; Kumar M.; Pareek N.; Vivekanand V. (2019): Residuos mariscos: 'nar fuente pa jar nt'ot'e materiales quitina yá quitosano ya njapu'befi yá 'ma. Biorecursos ne Bioprocesamiento 6 yá 8, 2019.
Datos da Bale ar penä ga pädi
¿Tema funciona desactilación ultrasónica quitina?
Nu'bu̲ ultrasonido mextha nts'edi ne xí hñets'i'i frecuencia (nt'udi, 20 — 26 kHz) bí acopla ja 'nar líquido wa lodo, ar aplican ciclos alternos mextha ne xí hñets'i'i presión ma líquido creando compresión ne ar rarefacción. Nxoge nuya ciclos alternos mextha ne xí hñets'i'i presión, bí generan t'olo burbujas ar vacío, da crecen a lo largo de varios ciclos presión. Jar t'olo ora da ya burbujas ar vacío hingi xi absorber mäs energía, colapsan violentamente. Nxoge xí implosión ar burbuja, ar producen nkohi localmente xi hmä: altas temperaturas asta 5000 ë, presiones asta 2000atm, velocidades ar calentamiento yá enfriamiento xi altas ne diferenciales ar presión. Dado da dinámica ar colapso ar burbuja ar mäs ngut'a da transferencia ya masa ne ya pa, ar energía cavidad colapsa xi confinada ja 'nar xe̲ni na t'olo, 'nehe llamada "punto mpa". Ar implosión ar burbuja cavitación 'nehe xta lugar jar microturbulencias, chorros líquido asta 280 m/s ya velocidad ne ya ndu nzafi ar cizallamiento da t'ot'e 'na. Nuna ar fenómeno ar pädi komongu cavitación ultrasónica wa ya acústica.
Ya gotas ne ya partículas jar líquido sonicado mi handi afectadas ya esas ya ndu nzafi cavitación ne nu'bu̲ ya partículas aceleradas chocan entre hä, bí rompen ya colisión ja ya partículas. Ar cavitación ar acústica ar ndui funcionamiento ar molienda ultrasónica, ar dispersión, ar emulsificación ne ar sonoquímica.
Pa ar desacetilación ar quitina, ya ultrasonidos mextha intensidad aumentan jar área ar superficie ar activar jar superficie ne 'ñäni ar transferencia masa ja ya partículas ne ar reactivo.
quitosano
Ar quitosano ge 'nar polímero ar carbohidratos modificado, catiónico ne hi'nä tóxico ko 'nar estructura química compleja formada ya unidades β — (1,4) glucosamina komongu componente principal ()>(80%) ne unidades N-acetil glucosamina ()<20%), distribuidos aleatoriamente a lo largo de ar cadena. Ar quitosano bí deriva ar quitina ar a través de ar desacetilación química wa ya enzimática. Ár 'mui desacetilación (xta) determina contenido Hmunts'i amino xi hño ja ar estructura ne ar gi japu̲'be̲fi pa distinguir entre quitina ne ar quitosano. Ar quitosano gi 'ñudi 'nar hño solubilidad jar disolventes moderados komongu ar ácido acético diluido ne ofrece varios Hmunts'i amina xi hño komongu sitios activos. 'Me̲hna thogi ne ar quitosano da ventajoso dige ar quitina xingu ya reacciones químicas.
Ar quitosano ar valorado ya excelente ár biocompatibilidad ne biodegradabilidad, hingi toxicidad, hño nt'ot'e antimicrobiana (kontra bacterias ne hongos), impermeabilidad ar oxígeno ne ar propiedades formadoras ar película. Bí diferencia ar quitina, ar quitosano pe̲ts'i ar ventaja da soluble jar dehe ne, nä'ä tanto, mäs hei 'ye̲ ne ga formulaciones.
Da ar ar segundo polisacárido mäs abundante 'mefa xta ar celulosa, ar enorme abundancia quitina nä'ä bi pa̲ti ja 'nar materia prima barata ne sostenible.
Producción quitosano
Ar quitosano ar produce ja 'nar proceso yoho ya pasos. Ar ndu̲i bi thogi, ar materia prima, komongu ya caparazones ya crustáceos (es decir, camarones, cangrejos, langostas), ar desproteiniza, ar desmineraliza ne ar purifica pa da quitina. Ja ar segundo bi thogi, ar quitina bí mä ko 'nar base xí nze̲di (nt'udi, NaOH) pa da hñäki ya cadenas laterales acetilo jar 'mui da quitosano. Ar mfädi da proceso producción convencional quitosano requiere xingu ar pa ne ar costoso.
quitina
Quitina (C8H13O5N)N ge 'nar polímero cadena lineal β — 1, 4 — N — acetilglucosamina ne clasifica α — β — ne γ — quitina. Da ar 'nar derivado ar glucosa, ar quitina ge 'nar componente principal yá exoesqueletos ya artrópodos, komongu ya crustáceos ne ya insectos, ya rádulas ya moluscos, ya picos ya cefalópodos ne ya escamas ya peces ne ya lisanfibios, ne 'nehe ar tsa̲ da tingigi mbo ja ya paredes celulares ya hongos. Ar estructura ar quitina ar comparable 'na jar celulosa, formando nanofibrillas cristalinas wa ya bigotes. Ar celulosa ge ar polisacárido xí abundante jar ximha̲i, seguido ar ar quitina komongu segundo polisacárido mäs abundante.
glucosamina
Glucosamina (C6H13HI'NÄ5) ge 'nar aminoazúcar ne 'nar precursor mahyoni jar síntesis bioquímica proteínas glicosiladas ne ar lípidos. Ar glucosamina ar naturalmente 'nar compuesto abundante, ngetho ge 'nar xe̲ni ar estructura ga̲ yoho polisacáridos, quitosano ne quitina, nä'ä mi thogi ne ar glucosamina da 'na ya monosacáridos mäs abundantes. Ar dätä xe̲ni ar glucosamina disponible comercialmente da produce ya hidrólisis exoesqueletos crustáceos, es decir, caparazones ya cangrejo ne ya langosta.
Ar glucosamina ar gi japu̲'be̲fi principalmente komongu suplemento dietético ho bí gi japu̲'be̲fi ja ar sulfato glucosamina, clorhidrato glucosamina wa N-acetil glucosamina. Ya suplementos sulfato glucosamina da administran ya vía oral pa japi 'nar afección dolorosa causada ir nge ar inflamación, ar descomposición ne ar eventual pérdida cartílago (osteoartritis).