Ультразвуковая технология Хильшера

Ультразвуковая диацетилация Читина в Хитосан

Chitosan является хитин-производный биополимер, который имеет много применений в фармацевтике, пищевой промышленности, сельского хозяйства и промышленности. Ультразвуковая деацетилирование хитина к хитозану значительно усиливает лечение – что приводит к эффективному и быстрому процессу с высоким выходом хитозана превосходного качества.

Ультразвуковое производство хитозана

Хитозан получается при N-деацетилировании хитина. При обычной деацетилировании хитин замачивают в жидких щелочных растворителях (обычно от 40 до 50% (w/w) NaOH). Процесс замачивания требует высоких температур от 100 до 120oC очень трудоемкий, в то время как выход хитозана, полученного за замачивания шаг является низким. Применение мощных ультразвуков значительно усиливает процесс деацетилирования хитина и приводит к высокой урожайности хитозана с низким молекулярным весом при быстром лечении при более низкой температуре. Ультразвуковая деацетилирование приводит к превосходному качеству хитозана, который используется в качестве пищевой и фармацевтической составляющей, в качестве удобрения и во многих других промышленных целях.
Ультразвуковое лечение приводит к исключительной степени ацетилирования (DA) хитина, снижающего степень ацетилирования хитина от ДА-90 до хитозана с DA-10.
Многие исследования подтверждают эффективность ультразвукового диацетилирования хитина к хитозану. Вайс J. et al. (2008) обнаружил, что звукоация улучшает преобразование хитина в хитозан резко. Ультразвуковое лечение хитина поставляется со значительной экономией времени, сокращая требуемое время процесса от 12-24 часов до нескольких часов. Кроме того, для полной конверсии требуется меньше растворителя, что снижает воздействие на окружающую среду, вынужденное отказаться от отработанного или неотреагированного растворителя, т.е. концентрированного НаОХ.

Ультразвуковая диацетилация Читина в Хитосан

Деацетилирование хитина к хитозану способствует звукоции

Высокопроизводительный ультразвуковой ультразвуковой uIP4000hdT для промышленного применения

UIP4000hdT – Ультразвуковая система мощностью 4 кВт

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Рабочий принцип ультразвукового лечения хитозана

Высокомощные низкочастотные ультразвуковые ультразвуковые (20-26 кГц) создают акустическую кавитацию в жидкостях и шламах. Высокомощный ультразвук способствует преобразованию хитина в хитозан в качестве растворителя (например, NaOH) фрагментов и проникает твердых частиц хитина, тем самым расширяя площадь поверхности и улучшения передачи массы между твердой и жидкой фазы. Кроме того, высокие силы сдвига ультразвуковой кавитации создают свободные радикалы, которые повышают реактивность реагента (т.е. NaOH) во время гидролизиса. Как нетермальная техника обработки, звукоизоляция предотвращает термическую деградацию, производя высококачественный хитозан. Ультразвуковое сокращение времени обработки, необходимое для извлечения хитина из ракообразных, а также выход хитина (и, следовательно, впоследствии хитозана) более высокой чистоты по сравнению с традиционными условиями обработки. Таким образом, для производства хитина и хитозана ультразвуки могут снизить себестоимость производства, сократить время переработки, обеспечить более эффективный контроль производственного процесса и уменьшить воздействие технологических отходов на окружающую среду.

Преимущества производства ультразвукового хитозана

  • Более высокая урожайность хитозана
  • Превосходное качество
  • Сокращение времени
  • Более низкая температура процесса
  • Повышенная эффективность
  • Легко & безопасная работа
  • Не вредит окружающей среде

Ультразвуковая читиновая дезетилация в Хитосан – протокол

1) Подготовьте хитин:
Используя ракушки краба в качестве исходного материала, оболочки краба должны быть тщательно промывают для того, чтобы удалить любые растворимые органики и примыкания примесей, включая почву и белок. После этого материал оболочки должен быть полностью высушен (например, при температуре 60oC для 24h в духовке). Затем высушенные оболочки измельчаются (например, с помощью молотокопной мельницы), депротеинизируются в щелочной среде (например, NaOH при состоянии от 0,125 до 5,0 М) и деминерализуются в кислоте (например, разбавленной соляной кислотой).
2) Ультразвуковая диацетилация
Для запуска типичной ультразвуковой реакции деацетилирования, бета-хитина частиц (0,125 мм < 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), подвеска передается в стеклостакан и и sonicated с помощью Hielscher UP400St ультразвуковой гомогенизатор. Следующие параметры (cf. Fiamingo et al. 2016) сохраняются постоянными при проведении ультразвуковой реакции деацетилирования хитина: i) ультразвуковой зонд (sonotrode Hielscher S24d22D, диаметр наконечника 22 мм); ii) режим звукового импульса (IP - 0,5 сек); iii) ультразвуковая интенсивность поверхности
(Я 52,6 Вт см-2Температура реакции (iv) (60oC 1oC), (v) время реакции (50 мин), (vi) соотношение бета-хитина вес/объем 40% (w/w) гидроксид натрия (BCHt/NaOH ) 1/10 г мл-1); (vii) объем бета-хитина подвески (50 мл).
Первая реакция продолжается в течение 50 минут при постоянном магнитном перемешивании, а затем прерывается путем быстрого охлаждения подвески до 0oC. После этого разбавленная соляная кислота добавляется для достижения рН 8,5 и образец CHs1 изолирован фильтрацией, широко промывается деионизированной водой и сушатся в условиях окружающей среды. Когда же ультразвуковая диацетилирование повторяется в качестве второго шага к CHs1, он производит образец CHs2.

Ультразвуковая диацетилирование чипона к хитозану

Сканирование электронной микроскопии (SEM) изображения в увеличение 100 "а) гладиус, б) ультразвуковой лечения гладиуса, в) К-хитин, г) ультразвуковой лечения хитин, и е) хитозан (источник: Preto и др. 2017)

Fiamingo et al. обнаружили, что ультразвуковая диацетилирование бета-хитина эффективно производит высокомолекулярный хитозан с низкой степенью ацетилирования ни с использованием добавок, ни инертной атмосферы, ни длительного времени реакции. Несмотря на то, что ультразвуковая реакция деацетилирования осуществляется в более мягких условиях – т.е. низкая температура реакции по сравнению с большинством термохимических деацетилирования. Ультразвуковая диацетилирование бета-хитина позволяет готовить случайно деацетилированный хитозан, обладающий переменной степенью ацетилирования (4% - DA 37%), средний средний средний вес веса (900 000 г мол)-1 МЖ 1 200 000 г мол-1 ) и низкая дисперсия (1,3 х 1,4) путем проведения трех последовательных реакций (50 мин/шаг) при 60oC.

Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые для сонохимических атак.

Мощные ультразвуковые процессоры от лабораторных до пилотных и промышленных масштабов.

Высокопроизводительные ультразвуковые системы для производства хитозана

UIP4000hdT - 4 киловатт мощная ультразвуковая система для извлечения и malaxxation оливкового маслаФрагментация хитина и децетилирование хитина в хитозан требует мощного и надежного ультразвукового оборудования, которое может доставлять высокие амплитуды, обеспечивает точную управляемость по параметрам процесса и может работать 24/7 при большой нагрузке и в сложных условиях. Ассортимент продукции Hielscher Ultrasonics покрывает ваши требования к процессу. Ультразвуковые устройства Hielscher являются высокопроизводительными системами, которые могут быть оснащены такими аксессуарами, как сонотроды, ускорители, реакторы или клетки потока, чтобы оптимально соответствовать вашим потребностям процесса.
С цифровым цветным дисплеем обеспечивается возможность предустановки звуковых запусков, автоматическая запись данных на интегрированной SD-карте, пульт дистанционного управления браузером и многие другие функции, высокий контроль процесса и дружелюбие пользователей. В паре с надежностью и тяжелой грузоподъемностью, ультразвуковые системы Hielscher являются вашей надежной рабочей лошадкой в производстве.
Фрагментация и деацетилирование читина требует мощного ультразвука для получения целевого преобразования и конечного продукта хитозана высокого качества. Особенно для фрагментации хлопьев хитина, высокие амплитуды и повышенное давление имеют решающее значение. Ультразвуковая сотовая сотовая сотовая сотня Хильшер’ промышленные ультразвуковые процессоры легко обеспечивают очень высокие амплитуды. Амплитуды до 200 мм могут непрерывно работать в 24/7 операции. Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды. Мощность ультразвуковых систем Hielscher позволяет эффективно и быстро проводить деацетилирование в безопасном и удобном для пользователя процессе.

В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:

Объем партии Скорость потока Рекомендуемые устройства
От 1 до 500 мл От 10 до 200 мл / мин UP100H
От 10 до 2000 мл От 20 до 400 мл / мин Uf200 ः т, UP400St
0.1 до 20L 0.2 до 4L / мин UIP2000hdT
От 10 до 100 литров От 2 до 10 л / мин UIP4000hdT
не доступно От 10 до 100 л / мин UIP16000
не доступно больше кластер UIP16000

Свяжитесь с нами! / Спросите нас!

Запросить дополнительную информацию

Пожалуйста, используйте форму ниже, если вы хотите запросить дополнительную информацию о ультразвуковой гомогенизации. Мы будем рады предложить Вам ультразвуковые системы, отвечающей вашим требованиям.









Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Литература / Ссылки

  • Butnaru E., Stoleru E., Brebu M.A., Darie-Nita R.N., Bargan A., Vasile C. (2019): Chitosan-based Bionanocomposite Films Prepared by Emulsion Technique for Food Preservation. Материалы 2019, 12(3), 373.
  • Фьяминго А., де Моура Делезук Дж.А., Тромботто Сент-Дэвид Л., Кампана-Филью С.П. (2016): Обширно одиоченный хитозан высокого молекулярного веса от многоступенчатой ультразвуковой деацетилирования бета-хитина. Ультразвуковая сонохимия 32, 2016. 79–85.
  • Kjartansson, Г., Ву, Т., Циновнич, С., Вайс, J. (2008): Сонохимически-помощь Преобразование Читина в Chitosan, USDA Национальной исследовательской инициативы Основные следователи совещания, Новый Орлеан, LA, 28 июня.
  • Kjartansson, Г., Кристбергссон, К. Циванович, С., Вайс, J. (2008): Влияние температуры при деацетилации хитозана на хитозан с высокой интенсивностью ультразвука в качестве предварительного лечения, Ежегодное совещание Института пищевых технологов, Новый Орлеан, La, 30 июня, 95-18.
  • Kjartansson, Г., Кристбергссон, К., Циниванович, С., Вайс, J. (2008): Влияние высокой интенсивности ультразвука для ускорения преобразования хитина в хитозан, Ежегодное совещание Института пищевых технологов, Новый Орлеан, LA, 30 июня, 95-17.
  • Прето М.Ф., Кампана-Филью С.П., Фьяминго А., Косентино I.C., Тессари-Зампьери M.C., Abessa D.M.S., Ромеро А.Ф., Bordon I.C. (2017): Гладиус и его производные в качестве потенциальных биобенторов для морского дизельного топлива. Экологические науки и исследования загрязнения (2017) 24:22932-22939.
  • Виезена Р.Н., Тиссера Н., Каннангара Я.Я., Лин Я., Амаратунга Г.А.Дж., де Сильва К.М.Н. (2015): Метод подготовки хитозановых наночастиц и нановолокон. Углеводные полимеры 117, 2015. 731–738.
  • Ву, Т., Циванович, С., Хейс, Д.Г., Вайс, Д. (2008). Эффективное снижение молекулярного веса хитозана с помощью высокоинтенсивного ультразвука: базовый механизм и эффект параметров обработки. В журнале сельскохозяйственной и пищевой химии 56(13):5112-5119.
  • Ядав М.; Госвами П.; Паритош К.; Кумар М.; Парек Н.; Вивекан В. (2019): Отходы морепродуктов: источник для подготовки коммерчески пригодных для использования материалов для хитина/хитозана. Биоресурсы и биообработка 6/8, 2019.


Полезные сведения

Как работает ультразвуковая читиновая деактилиация?

Когда высокомощный низкочастотный ультразвук (например, 20-26 кГц) в сочетании с жидкостью или шламом, к жидкости наносятся чередующиеся циклы высокого давления /низкого давления, создавая сжатие и разрастание. Во время этих чередующихся циклов высокого давления / низкого давления образуются небольшие вакуумные пузырьки, которые растут в течение нескольких циклов давления. В тот момент, когда вакуумные пузыри не могут поглощать больше энергии, они сильно рушятся. Во время этого меплозии пузыря, локально очень интенсивные условия происходят: высокие температуры до 5000K, давление до 2000atm, очень высокие скорости нагрева /охлаждения и дифференциалы давления происходят. Так как динамика коллапса пузыря быстрее массы и передачи тепла, энергия в разрушающейся полости ограничивается очень небольшой зоной, также называемой «горячей точкой». Имплозия кавитационного пузыря также приводит к микротурбулентности, жидким струям скорости до 280 м/с и образуя образу сил сдвига. Это явление известно как ультразвуковая или акустическая кавитация.
Капли и частицы в звуковой жидкости посягают на эти кавитационные силы, и когда ускоренные частицы сталкиваются друг с другом, они разрушаются в результате столкновения между частицами. Акустическая кавитация является рабочим принципом ультразвукового фрезерования, диспергирования, эмульгации и сонохимии.
При диацетилировании хитина ультразвук высокой интенсивности увеличивает площадь поверхности, активируя поверхность и способствуя передаче массы между частицами и реагентом.

Хитозан

Хитозан является модифицированным, катионным, нетоксичным углеводным полимером со сложной химической структурой, образованной глюкозаминными единицами , в качестве основного компонента (80%) и N-ацетил глюкозамина единиц (<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.

Производство хитозана

Хитозан производится в двухступенчатом процессе. На первом этапе сырье, такое как ракообразные оболочки (т.е. креветки, крабы, омары), депротеинизируется, деминерализуется и очищается для получения хитина. На втором этапе, хитин обрабатывается с сильной базой (например, NaOH) для удаления ацетиловых боковых цепей для получения хитозана. Процесс производства обычного хитозана, как известно, очень трудоемкий и затратный.

Хитин

Читин (C)8ЧАС13 ГодО5N)N представляет собой прямоцепной полимер из 1,4-N-ацетилглукозамин и классифицируется в q-, q- и q-хитин. Будучи производным глюкозы, хитин является основным компонентом экзоскелетов членистоногих, таких как ракообразные и насекомые, радула моллюсков, головоногих клювов, и весы рыбы и лиссамфибий и могут быть найдены в клеточных стенках в грибах, тоже. Структура хитина сравнима с целлюлозой, образуя кристаллические нанофибрилы или усы. Целлюлоза является наиболее распространенным полисахаридом в мире, а затем хитин в качестве второго наиболее распространенных полисахаридов.

Глюкозамин

Глюкозамин (C6ЧАС13 ГодНЕТ5) является аминокислотным сахаром и важным предшественником в биохимическом синтезе гликозилатированных белков и липидов. Глюкозамин, естественно, является обильным соединением, которое является частью структуры как полисахаридов, хитозана, так и хитина, что делает глюкозамин одним из самых распространенных моносахаридов. Большая часть коммерчески доступного глюкозамина производится гидролизом экзоскелетов ракообразных, т.е. раковых и омаров.
Глюкозамин в основном используется в качестве пищевой добавки, где он используется в виде глюкозамина сульфат, глюкозамин гидрохлорид или N-ацетил глюкозамин. Глюкозамин сульфат добавки вводят устно для лечения болезненных условий, вызванных воспалением, распад и в конечном итоге потеря хряща (остеоартрит).