Teknologjia e ultrazërit Hielscher

Deacetilimi ultrasonik i kitinës deri në chitosan

Chitosan është një biopolimer me origjinë nga kitina i cili ka shumë aplikime në farma, ushqim, bujqësi dhe industri. Deacetilimi ultrasonik i kitinës deri në kitosan intensifikon në mënyrë të konsiderueshme trajtimin – duke çuar në një proces efikas dhe të shpejtë me një rendiment të lartë të kitozanit me cilësi të lartë.

Prodhimi tejzanor i kitosanit

Chitosan merret nga N-deacetilimi i kitinës. Në deacetilimin konvencional, chitina ngjyhet në tretësirë ujorë alkalikë (zakonisht 40 deri 50% (w / w) NaOH). Procesi i njomjes kërkon temperaturë të lartë nga 100 deri në 120ºC është shumë kohë, ndërsa rendimenti i kitsosanit i marrë në hap të njomjes është i ulët. Aplikimi i ultrasonics me fuqi të lartë intensifikon në mënyrë të konsiderueshme procesin e deacetilimit të chitin dhe rezulton në një rendiment të lartë të kitozanit me peshë të ulët molekulare në një trajtim të shpejtë në temperaturë më të ulët. Deacetilimi ultrasonik rezulton në një cilësi të lartë chitosan e cila përdoret si përbërës ushqimi dhe pharma, si pleh dhe në shumë aplikacione të tjera industriale.
Trajtimi tejzanor rezulton në një shkallë të jashtëzakonshme të acetilimit (DA) të chitin uljes së shkallës së acetilimit të kitinës nga DA≥90 në kitosan me DA≤10.
Shumë studime hulumtuese konfirmojnë efektivitetin e deacetilimit ultrasonik të kitinës ndaj kitsosanit. Weiss J. et al. (2008) zbuloi se sonication përmirëson në mënyrë drastike shndërrimin e chitin në chitosan. Trajtimi tejzanor i kitinës vjen me kursime të konsiderueshme në kohë duke zvogëluar kohën e kërkuar të procesit nga 12-24 orë në disa orë. Për më tepër, kërkohet më pak tretës për të arritur një shndërrim të plotë, i cili ul ndikimin mjedisor për të hequr dhe asgjësuar tretësin e harxhuar ose të pa reaguar, d.m.th NaOH të përqendruar.

Deacetilimi ultrasonik i kitinës deri në chitosan

Deacetilimi i kitinës në kitosan promovohet me anë të zërit

Ultrasonicator me performancë të lartë UIP4000hdT për aplikime industriale

UIP4000hdT – Sistemi tejzanor me fuqi 4kW

Kërkesë informacioni





Parimi i punës i trajtimit tejzanor chitosan

Ultrasonication me fuqi të lartë, me frekuencë të ulët (-220-26kHz) krijon kavitacion akustik në lëngje dhe hollime. Ultrazërit me fuqi të lartë promovojnë shndërrimin e chitin në chitosan pasi fragmentet e tretësit (p.sh. NaOH) dhe depërtojnë në grimcat e ngurta të chitinit, duke zgjeruar kështu sipërfaqen e sipërfaqes dhe përmirësojnë transferimin e masës midis fazës së ngurtë dhe të lëngshme. Për më tepër, forcat e larta të qethjes së kavitacionit tejzanor krijojnë radikale të lira të cilat rrisin reaktivitetin e reagentit (d.m.th. NaOH) gjatë hidrolizës. Si një teknikë e përpunimit jo termik, zërit parandalojnë degradimin termik që prodhon një kitosan me cilësi të lartë. Koha e përpunimit ultrasonik shkurton që kërkohet për të nxjerrë chitin nga krustaceve, si dhe prodhimin e kitinës (dhe kështu më pas chitosan) me pastërti më të lartë në krahasim me kushtet tradicionale të përpunimit. Për prodhimin e chitin dhe chitosan, ultrazërit kështu kanë potencialin të ulin koston e prodhimit, të ulin kohën e përpunimit, të lejojnë një kontroll më të mirë të procesit të prodhimit dhe të zvogëlojë ndikimin mjedisor të mbeturinave të procesit.

Përparësitë e Prodhimit Ultrasonik Chitosan

  • Rendimenti më i lartë i Chitosan
  • Cilësi e shkëlqyer
  • Koha e zvogëluar
  • Temperatura e ulët e procesit
  • Efikasitet i rritur
  • i lehtë & Operacion i sigurt
  • mjedisit të favorshëm

Deklarimi tejzanor i Chitin në Chitosan – protokoll

1) Përgatitni chitin:
Duke përdorur predha gaforre si material burimi, guaska e gaforres duhet të lahen plotësisht në mënyrë që të hiqni çdo organik të tretshëm dhe ngjitet papastërti përfshirë tokën dhe proteinën. Më pas, materiali i guaskës duhet të thahet plotësisht (p.sh., në 60ºC për 24 orë në furrë). Predhat e thara pastaj hidhen në tokë (p.sh. duke përdorur një mulli çekiç), privohen në një mjet alkaline (p.sh. NaOH me një konciz prej 0,125 deri në 5.0 M), dhe demineralizohen në acid (p.sh., holloni acid klorhidrik).
2) Deacetilimi tejzanor
Për të realizuar një reaksion tipik ultraasonik të deacetilimit, grimcat 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), pezullimi transferohet në një gotë qelqi me mur të dyfishtë dhe bëhet dhe kur bëhet sinjal duke përdorur një Hielscher UP400St homogjenizues tejzanor. Parametrat e mëposhtëm (krh. Fiamingo et al. 2016) mbahen konstante kur kryeni një reaksion ultacasonik të deacetilimit të kitinës: (i) sondë tejzanor (Sonotrode Hielscher S24d22D, diametri tip = 22 mm); (ii) mënyra e pulsimit të sonication (IP = 0,5 sekonda); (iii) intensiteti i sipërfaqes tejzanor
(I = 52.6 W cm-2), (iv) temperatura e reaksionit (60ºC ± 1ºC), (v) koha e reagimit (50 min), (vi) raporti i peshës / vëllimit raporti beta-chitin / 40% (w / w) hidroksid ujor natriumi (BCHt / NaOH = 1 / 10 g ml-1); (vii) vëllimi i pezullimit beta-chitin (50mL).
Reagimi i parë vazhdon për 50min nën nxitje të vazhdueshme magnetike dhe më pas ndërpritet duke ftohur shpejt pezullimin në 0ºC. Më pas, acidi klorhidrik i holluar shtohet për të arritur pH 8.5 dhe kampioni CHs1 izolohet me filtrim, lahet gjerësisht me ujë të deionizuar dhe thahet në kushte ambienti. Kur e njëjta deacetilim ultrasonik përsëritet si një hap i dytë për CHs1, prodhon mostër CHs2.

Deacetilimi ultrasonik i chition për chitosan

Imazhet e mikroskopisë së elektroneve (SEM) të skanimit në një zmadhim prej 100 × të a) gladius, b) gladius të trajtuar me ultratinguj, c) β-chitin, d) β-chitin të trajtuar me ultratinguj, dhe e) chitosan (burimi: Preto et al. . 2017)

Fiamingo et al. konstatoi se deacetilimi ultrasonik i beta-kitinës prodhon në mënyrë efikase chitosan me peshë molekulare të lartë me një shkallë të ulët të acetilimit as duke përdorur aditivë, as atmosferë inerte dhe as kohë të gjatë reagimi. Edhe pse reaksioni ultacasonik i deacetilimit kryhet në kushte më të buta – pra temperatura e ulët e reaksionit kur krahasohet me shumicën e deacetilimeve termokimike. Deacetilimi ultrasonik i beta-kitinës lejon përgatitjen e një chitosan të deacetiluar rastësisht që posedon shkallë të ndryshueshme të acetilimit (4% ≤ DA ≤ 37%), peshë të lartë mesatare molekulare (900,000 g mol-1 ≤ MW 200 1,200,000 g mol-1 ) dhe shpërndarje e ulët (1.3 ≤ Ð ≤ 1.4) duke kryer tre reagime të njëpasnjëshme (50 min / hap) në 60ºC.

Hielscher Ultrasonics prodhon ultrasonicators me performancë të lartë për aplikimet sonochemical.

Procesorë tejzanor me fuqi të lartë nga laboratori në pilot dhe shkallë industriale.

Sisteme ultrasonike me performancë të lartë për prodhimin chitosan

UIP4000hdT - Sistemi ultrasonik i fuqishëm 4 kilovat për nxjerrjen dhe keqësimin e vajit të ullirit ekstra të virgjërFragmentimi i chitin dhe deketilimi i chitin në chitosan kërkon pajisje ultrasonike të fuqishme dhe të besueshme që mund të japin amplituda të larta, ofron kontrollueshmëri të saktë mbi parametrat e procesit dhe mund të operohet 24/7 nën ngarkesë të rëndë dhe në ambiente kërkuese. Gama e produkteve Hielscher Ultrasonics ju mbulon dhe kërkesat tuaja të procesit. Ultrasonicators Hielscher janë sisteme me performancë të lartë që mund të pajisen me pajisje të tilla si Sonotrodes, Booster, Reaktorët ose qelizat e rrjedhës në mënyrë që të përputhen me nevojat tuaja të procesit në një mënyrë optimale.
Me shfaqjen dixhitale të ngjyrave, sigurohet opsioni për të paracaktuar zërit, regjistrimi automatik i të dhënave në një kartë SD të integruar, kontrolli i largët i shfletuesit dhe shumë karakteristika të tjera, kontrolli më i lartë i procesit dhe miqësia e përdoruesit janë siguruar. Të çiftëzuara me qëndrueshmëri dhe kapacitet të rëndë ngarkues, sistemet tejzanor Hielscher janë kali juaj i besueshëm në prodhim.
Fragmentimi i chitin dhe deacetilimi kërkon ultratinguj të fuqishëm për të marrë konvertimin në shënjestër dhe një produkt përfundimtar chitosan të një cilësie të lartë. Sidomos për copëzimin e thekave të chitin, amplituda e lartë dhe presionet e ngritura janë thelbësore. Hielscher tejzanor’ përpunuesit tejzanor industrialë japin lehtësisht amplituda shumë të larta. Amplituda deri në 200 μm mund të drejtohet vazhdimisht në operacionin 24/7. Për amplituda edhe më të larta, janë të disponueshme Sonotrode të personalizuara tejzanor. Kapaciteti i energjisë i sistemeve tejzanor Hielscher lejon deacetilimin efikas dhe të shpejtë në një proces të sigurt dhe miqësor ndaj përdoruesit.

Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonicators tonë:

Vëllimi i Serisë Shkalla e rrjedhjes Devices rekomanduara
1 deri 500mL 10 deri 200mL / min UP100H
10 deri në 2000 ml 20 deri 400mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 deri në 20L 0.2 deri në 4L / min UIP2000hdT
10 deri në 100L 2 deri në 10L / min UIP4000hdT
na 10 deri në 100L / min UIP16000
na më e madhe grup i UIP16000

Na kontaktoni! / Pyet Na!

Pyesni për më shumë informacion

Ju lutemi përdorni formularin e mëposhtëm, nëse dëshironi të kërkoni informacione shtesë rreth homogjenizimit tejzanor. Ne do të jemi të lumtur t'ju ofrojmë një sistem tejzanor që plotëson kërkesat tuaja.









Ju lutem vini re tonë Politika e privatësisë.


Letërsi / Referencat

  • Butnaru E., Stoleru E., Brebu MA, Darie-Nita RN, Bargan A., Vasile C. (2019): Filmat Bionanocomposite me bazë Chitosan Përgatitur nga Teknika Emulsion për Ruajtjen e Ushqimit. Materialet 2019, 12 (3), 373.
  • Fiamingo A., de Moura Delezuk JA, Trombotto St. David L., Campana-Filho PS (2016): Deacetilimi ekstra i peshës molekulare të lartë të deacetilizuar nga deacetilimi multistep i ultrazërit i ndihmuar-beta-kitin. Sonochemistry Ultrasonics 32, 2016. 79–85.
  • Kjartansson, G., Wu, T., Zivanoviç, S., Weiss, J. (2008): Konvertimi i ndihmuar-sovoemikisht i Chitin në Chitosan, Takimi i Investitorëve Kryesorë të Iniciativave Kombëtare të Iniciativës Kombëtare të Kërkimit USDA, New Orleans, LA, 28 qershor.
  • Kjartansson, G., Kristbergsson, K. Zivanovic, S., Weiss, J. (2008): Ndikimi i temperaturës gjatë deacetilimit të kitinës deri në kitosan me ultratinguj me intensitet të lartë si para-trajtim, Takimi Vjetor i Institutit të Teknologëve të Ushqimit , New Orleans, LA, 30 qershor, 95-18.
  • Kjartansson, G., Kristbergsson, K., Zivanovic, S., Weiss, J. (2008): Ndikimi i ultrazërit me intensitet të lartë për të përshpejtuar konvertimin e chitinit në chitosan, Takimi Vjetor i Institutit të Teknologëve të Ushqimit, New Orleans, LA, 30 qershor, 95-17.
  • Preto MF, Campana-Filho PS, Fiamingo A., Cosentino IC, Tessari-Zampieri MC, Abessa DMS, Romero AF, Bordon IC (2017): Gladius dhe derivatet e tij si biosorbues të mundshëm për naftë detare. Shkencë e Mjetit dhe Kërkimit të Ndotjes (2017) 24: 22932–22939.
  • Wijesena RN, Tissera N., Kannangara YY, Lin Y., Amaratunga GAJ, de Silva KMN (2015): Një metodë për përgatitjen nga lart poshtë të nanopartikujve chitosan dhe nanofibrave. Polimere të karbohidrateve 117, 2015. 731–738.
  • Wu, T., Zivanovic, S., Hayes, DG, Weiss, J. (2008). Ulje e efektshme e peshës molekulare të chitosan nga ultratingulli me intensitet të lartë: Mekanizmi themelor dhe efekti i parametrave të përpunimit. Gazeta e Kimisë Bujqësore dhe Ushqimore 56 (13): 5112-5119.
  • Yadav M .; Goswami P .; Paritosh K .; Kumar M .; Pareek N .; Vivekanand V. (2019): Mbeturinat e ushqimit të detit: një burim për përgatitjen e materialeve të përdorura nga komercialisht chitin / chitosan. Bioresource and Bioprocessing 6/8, 2019.


Fakte të vlefshme

Si funksionon deaktilimi tejzanor i kitinës?

Kur ultratingulli me fuqi të lartë, me frekuencë të ulët (p.sh., 20-26kHz) është bashkuar në një lëng ose slurry, ciklet alternative të presionit të lartë / të presionit të ulët aplikohen në lëngun e ngjeshjes dhe zbehjes. Gjatë këtyre cikleve të presionit të lartë / presionit të ulët të alternuar, gjenerohen flluska të vogla vakumi, të cilat rriten gjatë disa cikleve të presionit. Në këtë pikë, kur flluskat e vakumit nuk mund të thithin më shumë energji, ato shemben dhunshëm. Gjatë këtij shpërthimi të flluskave, ndodhin kushte shumë intenzive në vend: ndodhin temperatura të larta deri në 5000K, presione deri në 2000atm, ritme shumë të larta të ngrohjes / ftohjes dhe diferencime të presionit. Meqenëse dinamika e rënies së flluskave është më e shpejtë sesa transferimi në masë dhe nxehtësia, energjia në zgavrën e kolapsit kufizohet në një zonë shumë të vogël, të quajtur edhe "vend i nxehtë". Shpërthimi i flluskës së kavitacionit rezulton gjithashtu në mikroturbulenca, avionë të lëngshëm me shpejtësi deri në 280m / s dhe forca qethëse që rezultojnë. Ky fenomen njihet si kavilacion ultrasonik ose akustik.
Pikat dhe grimcat në lëngun e njomë imponohen nga ato forca kavitacionale dhe kur grimcat e përshpejtuara përplasen me njëra-tjetrën, ato copëtohen nga përplasja ndërqelizore. Kavitacioni akustik është parimi i punës së bluarjes tejzanor, shpërndarjes, emulsifikimit dhe sonokimisë.
Për deacetilimin e kitinës, ultratingulli me intensitet të lartë rritet në zonën e sipërfaqes duke aktivizuar sipërfaqen dhe promovuar transferimin masiv midis grimcave dhe reagentit.

chitosan

Chitosan është një polimer i modifikuar, kationik, jo-toksik i karbohidrateve me një strukturë kimike komplekse të formuar nga njësitë β- (1,4) glukozamine si përbërës kryesor i saj (> 80%) dhe njësi glukozamine 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.

Prodhimi Chitosan

Chitosan prodhohet në një proces me dy hapa. Në hapin e parë, lënda e parë, siç janë predha karkaleci (d.m.th. karkaleca, gaforre, karavidhe), është e privojizuar, demineralizuar dhe pastruar për të marrë chitin. Në hapin e dytë, chitina trajtohet me një bazë të fortë (p.sh., NaOH) për të hequr zinxhirët anësorë acetil në mënyrë që të merret chitosan. Procesi i prodhimit konvencionale të kitosanit dihet se është shumë kohë dhe me kosto të lartë.

chitin

Chitin (C8H13O5N)n është një polimer me zinxhir të drejtpërdrejtë të β-1,4-N-acetilglukozaminë dhe klasifikohet në α-, β- dhe γ-chitin. Duke qenë derivat i glukozës, chitina është një komponent kryesor i ekzoskeletoneve të artropodëve, si krustaceve dhe insekteve, radulave të molusqeve, sqepeve të cefalopodit, dhe peshoreve të peshkut dhe lissamphibians dhe mund të gjenden në muret e qelizave edhe në kërpudhat. Struktura e kitinës është e krahasueshme me celulozën, duke formuar nanofibrile kristaline ose mustaqe. Celuloza është polisakaridi më i bollshëm i botës, i ndjekur nga chitin si polysaharidi i dytë më i bollshëm.

glukosamine

Glukozamina (C6H13NO5) është një amino sheqer dhe një pararendës i rëndësishëm në sintezën biokimike të proteinave dhe lipideve të glikoziluar. Glukozamina është natyrisht një përbërës i bollshëm që është pjesë e strukturës së të dy polisakarideve, chitosan, dhe chitin, gjë që e bën glukozaminë një nga monosakaridet më të bollshme. Shumica e glukozaminës në dispozicion komercial prodhohet nga hidroliza e ekzoskeletave të kores, pra predha prej gaforre dhe karavidhe.
Glukozamina përdoret kryesisht si shtojcë dietike ku përdoret në format e glukozaminës sulfate, glukozaminës hidroklorur ose N-acetil glukozaminë. Shtojcat e glukozaminës së sulfatit administrohen me gojë për të trajtuar një gjendje të dhimbshme të shkaktuar nga inflamacioni, prishja dhe humbja eventuale e kërcit (osteoartriti).