Hielscher ultrasunete tehnologie

Deacetilation cu ultrasunete de chitin la chitosan

Chitosan este un biopolimer Chitin-derivat care are multe aplicatii in Pharma, produse alimentare, agricultură și industrie. Deacetilarea cu ultrasunete a chitină la chitosan intensifică tratamentul în mod semnificativ – care să conducă la un proces eficient și rapid, cu un randament ridicat chitosan de calitate superioară.

Chitosan cu ultrasunete de producție

Chitosan este obținut prin N-deacetilarea Chitin. În deacetilare convențională, chitină este înmuiat în solvenți alcalini apoase (de obicei 40 la 50% (w/w) NaOH). Procesul de înmuiere necesită temperaturi ridicate de 100 la 120 º C este foarte consumatoare de timp, în timp ce randamentul chitosan obținut pe pas de înmuiere este scăzut. Aplicarea Ultrasonics de mare putere intensifică procesul de deacetilare a chitină semnificativ și duce la un randament ridicat de mic-moleculară greutate chitosan într-un tratament rapid la temperaturi mai scăzute. Rezultate cu ultrasunete deacetilation în chitosan de calitate superioară, care este folosit ca ingredient alimentar și Pharma, ca îngrășământ și în multe alte aplicații industriale.
Tratament cu ultrasunete rezultate într-un grad excepțional de acetilare (DA) de chitină scăderea gradului de acetilare chitină de la DA ≥ 90 la chitosan cu DA ≤ 10.
Multe studii de cercetare confirma eficacitatea chitină deacetilation cu ultrasunete la chitosan. Weiss J. et al. (2008) a constatat că Sonicare îmbunătățește conversia chitină la chitosan drastic. Tratamentul cu ultrasunete de chitină vine cu economii de timp semnificative reducerea timpului necesar procesului de la 12-24 ore la câteva ore. În plus, mai puțin solvent este necesar pentru a obține o conversie completă, care scade impactul asupra mediului de a trebui să arunce și să elimine solventul uzat sau nereacționat, și anume NaOH concentrat.

Deacetilation cu ultrasunete de chitin la chitosan

Deacetilation de chitină la chitosan este promovat de Sonicare

High-performace ultrasonicator UIP4000hdT pentru aplicatii industriale

UIP4000hdT – 4kW putere sistem cu ultrasunete

Cerere de informatie





Principiul de lucru al chitosan cu ultrasunete tratamentul

De înaltă putere, Sonicare de joasă frecvență (∼ 20-26khz) creează cavitație acustică în lichide și slurries. Ultrasunete de mare putere promovează conversia chitină la chitosan ca solvent (de exemplu, NaOH) fragmentes și pătrunde în particulele solide chitină, lărgirea astfel suprafața și îmbunătățirea transferului de masă între faza solidă și lichidă. În plus, forțele forfecare mari de cavitație cu ultrasunete crea radicalii liberi care cresc reactivitatea reactivului (adică NaOH) în timpul hidrolizei. Ca o tehnică de procesare non-termică, Sonicare previne degradarea termică producătoare de chitosan de înaltă calitate. Cu ultrasunete scurta timpii de procesare necesare pentru a extrage chitină de la crustacee, precum și chitină randament (și, astfel, chitosan ulterior) de puritate mai mare în comparație cu condițiile de procesare tradiționale. Pentru producția de chitină și chitosan, ultrasunete are astfel potențialul de a reduce costurile de producție, de a reduce timpul de procesare, de a permite un control mai bun al procesului de producție și de a reduce impactul asupra mediului al deșeurilor de proces.

Avantajele de producere cu ultrasunete chitosan

  • Randament chitosan mai mare
  • Calitate superioara
  • Timp redus
  • Temperatura procesului inferior
  • Eficiență sporită
  • Uşor & operarea în condiții de siguranță
  • prietenos cu mediul

Cu ultrasunete Chitin Decetylation la chitosan – Protocol

1) pregăti Chitin:
Folosind scoici crab ca material sursă, cochilii de crab ar trebui să fie spălate temeinic pentru a elimina orice Organics solubil și impurități aderând, inclusiv sol și proteine. Apoi, materialul Shell trebuie să fie complet uscat (de exemplu, la 60 º C pentru 24h într-un cuptor). Cojile uscate sunt apoi măcinate (de exemplu, folosind o moară ciocan), deproteinizat într-un mediu alcalin (de exemplu, NaOH la un conc. de 0,125 la 5,0 M), și demineralizat în acid (de exemplu, diluat acid clorhidric).
2) Deacetilation cu ultrasunete
Pentru a executa o reacție tipică de deacetilare cu ultrasunete, particule beta-Chitin (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 de), suspendarea este transferată într-un pahar de sticlă cu pereți dubli și este și sonicated prin utilizarea unui Hielscher UP400St omogenizator cu ultrasunete. Următorii parametri (CF. Fiamingo et al. 2016) sunt păstrate constante atunci când se efectuează o reacție cu ultrasunete chitină deacetilation: (i) sondă cu ultrasunete (sonotrode Hielscher S24d22D, diametru sfat = 22 mm); (ii) modul puls Sonicare (IP = 0,5 sec); (III) intensitatea suprafeței cu ultrasunete
(I = 52,6 W cm-2 de), (IV) temperatura de reacție (60 º C ± 1 º C), (v) timpul de reacție (50 min), (vi) raportul beta-Chitin greutate/volum de 40% (w/w) hidroxid de sodiu apos (BCHt/NaOH = 1/10 g mL-1 de); (vii) volumul suspensiei beta-Chitin (50mL).
Prima reacție se desfășoară pentru 50min sub agitare magnetică constantă și este apoi întreruptă prin răcirea rapidă a suspensiei la 0 ° C. După aceea se adaugă acid clorhidric diluat pentru a atinge pH 8,5 și proba CHs1 este izolat prin filtrare, spălate extensiv cu apă deionizată și uscate în condiții ambientale. Când același deacetilare cu ultrasunete se repetă ca un al doilea pas la CHs1, acesta produce proba CHs2.

Deacetilation cu ultrasunete de chition la chitosan

Scanarea microscopie electronică (SEM) imagini într-o mărire de 100 × a) Gladius, b) cu ultrasunete-tratate Gladius, c) β-Chitin, d) cu ultrasunete tratate β-Chitin, și e) chitosan (Sursa: Preto et al. 2017)

Fiamingo et al. a constatat că deacetilation cu ultrasunete de beta-Chitin eficient produce chitosan greutate moleculară mare cu un grad scăzut de acetilare nici utilizarea aditivilor, nici atmosferă inertă, nici timpi de reacție lungă. Chiar dacă reacția de deacetilare cu ultrasunete se efectuează în condiții mai blânde – Adică temperatura scăzută de reacție în comparație cu cele mai multe deacetilații termochimice. Deacetilarea cu ultrasunete a beta-Chitin permite prepararea de chitosan deacetilat aleatoriu care posedă un grad variabil de acetilare (4% ≤ DA ≤ 37%), greutate moleculară medie mare (900.000 g mol-1 de ≤ MW ≤ 1.200.000 g mol-1 de ) și dispersare scăzută (1,3 ≤ Ð ≤ 1,4) prin efectuarea a trei reacții consecutive (50 min/pas) la 60 º C.

Hielscher Ultrasonics produce ultrasonicators de înaltă performanță pentru aplicații sonochemical.

Procesoare cu ultrasunete de mare putere de la laborator la pilot și scară industrială.

Sisteme ultrasonice de înaltă performanță pentru producția de chitosan

UIP4000hdT-4 kilowati sistem puternic cu ultrasunete pentru extracția și malaxxarea uleiului de măsline extravirginFragmentarea de chitină și decetylation de chitină la chitosan necesită echipamente cu ultrasunete puternice și fiabile, care pot livra amplitudini mari, oferă controlabile precise asupra parametrilor de proces și pot fi operate 24/7 sub sarcină grea și în medii solicitante. Hielscher Ultrasonics gama de produse te și cerințele de proces acoperite. Hielscher ultrasonicators sunt sisteme de înaltă performanță, care pot fi echipate cu accesorii, ar fi sonotrodes, boostere, reactoare sau celule de debit, în scopul de a se potrivi nevoilor procesului dumneavoastră într-un mod optim.
Cu afișaj color digital, opțiunea de a se execută Sonicare prestabilite, înregistrarea automată a datelor pe un card SD integrat, control de la distanță browser-ului și multe alte caracteristici, cel mai înalt proces de control și ușurința utilizatorului sunt asigurate. Asociat cu robustețea și capacitatea portantă grea, Hielscher sisteme cu ultrasunete sunt calul de lucru fiabil în producție.
Fragmentarea Chitin și deacetilation necesită ultrasunete puternic pentru a obține de conversie orientate și un produs chitosan final de înaltă calitate. În special pentru fragmentarea fulgi de chitină, amplitudini mari și presiuni crescute sunt cruciale. Hielscher Ultrasonics’ procesoare cu ultrasunete industriale livra cu ușurință amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200 μm pot fi rulați continuu în 24/7 operațiune. Pentru amplitudini chiar mai mari, sunt disponibile sonotrodes cu ultrasunete personalizate. Capacitatea de putere a sistemelor cu ultrasunete Hielscher permite deacetilation eficient și rapid într-un proces sigur și ușor de utilizat.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:

volum lot Debit Aparate recomandate
1 la 500mL 10 până la 200 ml / min UP100H
10 la 2000ml 20 până la 400ml / min Uf200 ः t. UP400St
0.1 la 20L 0.2 4L / min UIP2000hdT
10 100L 2 până la 10L / min UIP4000hdT
N / A. 10 la 100L / min UIP16000
N / A. mai mare grup de UIP16000

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Va rugam sa folositi formularul de mai jos, în cazul în care doriți să solicite informații suplimentare cu privire la omogenizare cu ultrasunete. Vom fi bucuroși să vă oferim un sistem de ultrasunete îndeplinesc cerințele dumneavoastră.









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.


Literatura / Referințe

  • Butnaru E., stoleru E., Brebu M.A., darie-nita asistent, Bargan A., Vasile C. (2019): chitosan pe bază de Bionanocomposite filme preparate de emulsie tehnica pentru conservarea alimentelor. Materiale 2019, 12 (3), 373.
  • Fiamingo A., de Moura Delezuk J.A., Trombotto St. David L., Campana-Filho S.P. (2016): Deacetilated mare greutate moleculară chitosan de la multe etape cu ultrasunete-asistată deacetilation de beta-Chitin. Ultrasonics sonochemistry 32, 2016. 79 – 85.
  • Kjartansson, G., Wu, T., Zivanovic, S., Weiss, J. (2008): Sonochimic-asistată de conversie a Chitin la chitosan, USDA naționale de cercetare inițiativa principal anchetatorii reuniunea, New Orleans, LA, 28 iunie.
  • Kjartansson, G., Kristbergsson, K. Zivanovic, S., Weiss, J. (2008): influența temperaturii în timpul deacetilation de chitină la chitosan cu ultrasunete de mare intensitate ca un pre-tratament, reuniunea anuală a Institutului de tehnologi alimentari, New Orleans, LA, 30 iunie, 95-18.
  • Kjartansson, G., Kristbergsson, K., Zivanovic, S., Weiss, J. (2008): influența ultrasunetelor de mare intensitate pentru a accelera conversia chitină la chitosan, reuniunea anuală a Institutului de tehnologi alimentari, New Orleans, LA, 30 iunie, 95-17.
  • Preto, Campana-Filho S.P., Fiamingo A., Cosentino I.C., Tessari-Zampieri MC, Abessa D.M.S., Romero A.F., Bordon I.C. (2017): Gladius și derivații săi ca biosorbenți potențiali pentru uleiul diesel marin. Cercetarea în domeniul mediului și a poluării (2017) 24:22932 – 22939.
  • Wijesena asistent, Tissera N., Kannangara Y.Y., Lin Y., Amaratunga G.A.J., de Silva K.M.N. (2015): O metodă pentru pregătirea de sus în jos a chitosan nanoparticule și nanofibre. Carbohidrat polimeri 117, 2015. 731 – 738.
  • Wu, T., Zivanovic, S., Hayes, D.G., Weiss, J. (2008). Reducerea eficientă a chitosan greutate moleculară prin ultrasunete de mare intensitate: mecanismul de bază și efectul parametrilor de procesare. Jurnalul de chimie agricolă și alimentară 56 (13): 5112-5119.
  • (Marculescu) Goswami P.; Paritosh K.; Mihai marcu Pareek N.; Vivekanand V. (2019): Deșeuri de fructe de mare: o sursă de pregătire a materialelor chitin/chitosan de angajare comercială. Bioresources și bioprocessing 6/8, 2019.


Ce trebuie să știți

functioneaza cu ultrasunete Chitin Diactylation?

Atunci când de înaltă putere, cu ultrasunete de joasă frecvență (de exemplu, 20-26kHz) este cuplat într-un lichid sau Slurry, alternând cicluri de înaltă presiune/joasă presiune sunt aplicate la lichid crearea de compresie și rarefiere. În timpul acestor cicluri alternante de înaltă presiune/joasă presiune, bule mici de vid sunt generate, care cresc peste mai multe cicluri de presiune. La punctul, atunci când bule de vid nu poate absorbi mai multă energie, acestea precolaps violent. In timpul acestei implozii cu bule, apar conditii foarte intense la nivel local: temperaturi ridicate de pana la 5000K, presiuni de pana la 2000atm, rate foarte ridicate de incalzire/racire si diferentiale de presiune apar. Deoarece dinamica colapsului cu bule este mai rapidă decât transferul de masă și de căldură, energia din cavitatea care se prăbușește se limitează la o zonă foarte mică, denumită și "spot fierbinte". Implozia bulei de cavitație duce, de asemenea, la microturbulențe, jeturi de lichid de până la 280m/s viteză și forțe de forfecare rezultate. Acest fenomen este cunoscut sub numele de Cavitatie ultrasonică sau acustică.
Picături și particule în lichidul sonicat sunt influenţez de către aceste forțe cavitaționale și atunci când particulele accelerate se ciocnesc cu fiecare alte, ei a lua spulberat de coliziune interparticulelor. Cavitatie acustica este principiul de lucru de frezare cu ultrasunete, dispersare, emulsionare și sonochemistry.
Pentru deacetilare chitină, de înaltă intensitate crește ultrasunete în zona de suprafață prin activarea suprafeței și promovarea transferului de masă între particule și reactiv.

Chitosan

Chitosan este un polimer de glucide modificat, cationic, non-toxic, cu o structură chimică complexă formată din unități β-(1, 4) de glucozamină ca componentă principală (> 80%) și unități de glucozamină N-acetil (<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 productie

Chitosan este produs într-un proces de două etape. În primul pas, materia primă, ar fi cojile de crustacee (de exemplu creveți, crab, homar), este deproteinizată, demineralizată și purificată pentru a obține chitină. În al doilea pas, chitină este tratată cu o bază solidă (de exemplu, NaOH) pentru a îndepărta lanțurile laterale de acetil pentru a obține chitosan. Procesul de producție chitosan convenționale este cunoscut a fi foarte consumatoare de timp și de cost intensiv.

chitină

Chitin (C8H13O5NN este un polimer cu lant drept de β-1, 4-N-acetilglucozamin si este clasificat in α-, β-si γ-Chitin. Fiind derivat de glucoză, chitina este o componentă principală a exoschelonilor de artropode, ar fi crustacee și insecte, radulae de moluște, Beaks cefalopod, și cântar de pește și lissamphibians și pot fi găsite în pereții celulelor din ciuperci, de asemenea. Structura de chitină este comparabilă cu celuloza, formând nanofibrils cristalin sau mustăți. Celuloza este cea mai abundentă Polizaharidă a lumii, urmată de chitină ca al doilea cel mai abundent polizaharidă.

Glucozamina

Glucozamina (C6H13NU5) este un aminozahar si un precursor important in sinteza biochimica a proteinelor glicozilate si a lipidelor. Glucozamina este în mod natural un compus abundent, care face parte din structura ambelor polizaharide, chitosan, și Chitin, ceea ce face glucozamina una dintre cele mai abundente monozaccharides. Cea mai mare parte a glucozaminei disponibile în comerț este produsă prin hidroliza exoschelonilor de crustacee, adică scoici crab și homar.
Glucozamina este utilizat în principal ca supliment alimentar în cazul în care este utilizat în formele de sulfat de glucozamina, clorhidrat de glucozamina sau N-acetil glucozamina. Suplimente de sulfat glucozamina sunt administrate pe cale orală pentru a trata o afecțiune dureroasă cauzată de inflamație, defalcare și eventuala pierdere a cartilajului (osteoartrita).