อัลตราโซนิ Deacetylation ของจิตใจไปชิโอซาน
การผลิตอัลตราโซนิกโอซาน
Deacetylation ที่ได้รับจากการที่ N--จิตใจ ใน deacetylation ธรรมดา chitin จะแช่อยู่ในตัวทำละลายด่างน้ำ (โดยปกติจะ๔๐๕๐% (w/w) NaOH) กระบวนการแช่จะต้องมีอุณหภูมิสูงของ๑๐๐ถึง๑๒๐º C เป็นเวลานานมาก, ในขณะที่ผลผลิตของจิตซานโตโอซานที่ได้รับต่อขั้นตอนการแช่อยู่ในระดับต่ำ. การประยุกต์ใช้ที่มีอำนาจสูง ultrasonics เพิ่มขึ้นกระบวนการ deacetylation ของ chitin อย่างมีนัยสำคัญและผลลัพธ์ในผลผลิตสูงของน้ำหนักโมเลกุลต่ำจิตใจในการรักษาอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำ อัลตราโซนิ deacetylation ผลในไคโตซานที่มีคุณภาพที่เหนือกว่าซึ่งจะใช้เป็นอาหารและส่วนผสมยาเป็นปุ๋ยและในการใช้งานอุตสาหกรรมอื่นๆอีกมากมาย
ผลการรักษาอัลตราโซนิกในระดับที่พิเศษของ acetylation (DA) ของ chitin ลดระดับของ acetylation chitin จาก DA ≥90ที่จะ chitin ซานกับดา≤10
การศึกษาวิจัยจำนวนมากยืนยันประสิทธิภาพของอัลตราโซนิ deacetylation จิตใจ Weiss j. et al. (๒๐๐๘) พบว่า sonication ช่วยปรับปรุงการแปลงจิตใจที่จะจิตใจอย่างรวดเร็ว. การรักษาล้ำของ chitin มาพร้อมกับประหยัดเวลาอย่างมีนัยสำคัญลดเวลากระบวนการที่จำเป็นจาก12-24 ชั่วโมงไปไม่กี่ชั่วโมง นอกจากนี้ตัวทำละลายน้อยจะต้องบรรลุการแปลงเต็มรูปแบบซึ่งช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในการทิ้งและกำจัดตัวทำละลายที่ใช้แล้วหรือไม่มีปฏิกิริยาเช่นความเข้มข้นของ NaOH
Deacetylation ของ chitin ที่จะมีการเลื่อนตำแหน่งโดย sonication
UIP4000hdT – ระบบอัลตราโซนิก4kW
หลักการทำงานของการรักษาด้วยอัลตราโซนิก
พลังงานสูงความถี่ต่ํา ultrasonication (~ 20-26kHz) สร้างโพรงอากาศอะคูสติกในของเหลวและสารละลาย อัลตร้าซาวด์กําลังสูงส่งเสริมการแปลงไคตินเป็นไคโตซานเป็นตัวทําละลาย (เช่น NaOH) ชิ้นส่วนและแทรกซึมอนุภาคของแข็งไคตินจึงขยายพื้นที่ผิวและปรับปรุงการถ่ายโอนมวลระหว่างเฟสของแข็งและของเหลว นอกจากนี้แรงเฉือนสูงของ cavitation อัลตราโซนิกสร้างอนุมูลอิสระซึ่งเพิ่มปฏิกิริยาของน้ํายา (เช่น NaOH) ในระหว่างการย่อยสลาย ในฐานะที่เป็นเทคนิคการประมวลผลที่ไม่ใช่ความร้อน sonication ป้องกันการเสื่อมสภาพความร้อนผลิตไคโตซานที่มีคุณภาพสูง อัลตราโซนิกลดระยะเวลาในการประมวลผลที่จําเป็นในการแยกไคตินจากกุ้งเช่นเดียวกับผลผลิตไคติน (และทําให้ไคโตซานต่อมา) ของความบริสุทธิ์สูงกว่าเงื่อนไขการประมวลผลแบบดั้งเดิม สําหรับการผลิตไคตินและไคโตซานอัลตร้าซาวด์จึงมีศักยภาพในการลดต้นทุนการผลิตลดเวลาในการประมวลผลช่วยให้สามารถควบคุมกระบวนการผลิตได้ดีขึ้นและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของเสียกระบวนการ
- อัตราผลตอบแทนที่สูงขึ้น
- คุณภาพที่เหนือกว่า
- เวลาที่ลดลง
- อุณหภูมิกระบวนการต่ำ
- ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น
- ง่าย & การทำงานที่ปลอดภัย
- เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
อัลตราโซนิก Chitin – โปรโตคอล
1) เตรียมความพร้อม:
ใช้เปลือกหอยเป็นวัสดุแหล่งที่มาเปลือกหอยควรจะล้างอย่างละเอียดเพื่อที่จะลบสารอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้และการยึดเกาะที่มีความเป็นอยู่รวมทั้งดินและโปรตีน หลังจากนั้นวัสดุเปลือกจะต้องแห้งสนิท (เช่นที่๖๐º C สำหรับ24ชั่วโมงในเตาอบ) เปลือกหอยแห้งเป็นพื้นดิน (เช่นการใช้โรงสีค้อน), deproteinized ในสื่ออัลคาไลน์ (เช่น NaOH ที่เป็น๐.๑๒๕ถึง๕.๐ M) และแร่ธาตุในกรด (เช่นกรดไฮโดรคลอริกเจือจาง)
2) อัลตราโซนิ Deacetylation
การเรียกใช้ปฏิกิริยา deacetylation อัลตราโซนิกสำหรับอนุภาคเบต้า chitin (๐.๑๒๕มม < D < 0.250 มม.) ถูกระงับใน 40% (w / w) น้ํา NaOH ที่อัตราส่วนเบต้าไคติน / NaOH สารละลายน้ํา 1 /10 (g mL-1) การระงับจะถูกโอนไปยังบีกเกอร์แก้วสองผนังและเป็นและ sonicated โดยใช้ Hielscher UP400St อัลตราโซนิก พารามิเตอร์ต่อไปนี้ (cf. Fiamingo ๒๐๑๖) จะถูกเก็บไว้คงที่เมื่อดำเนินการอัลตราโซนิ deacetylation ปฏิกิริยา: (i) โพรบอัลตราโซนิก (sonotrode Hielscher S24d22D, เส้นผ่าศูนย์กลางเคล็ดลับ = 22 มม.); (ii) โหมดชีพจร sonication (IP = 0.5 วินาที); (iii) ความเข้มของพื้นผิวอัลตราโซนิก
(I = ๕๒.๖ W ซม.)-2), (iv) อุณหภูมิปฏิกิริยา (๖๐º C ±1º C), (v) เวลาปฏิกิริยา (๕๐นาที), (vi) อัตราส่วนเบต้า-chitin น้ำหนัก/ปริมาณของ๔๐% (w/w) น้ำโซเดียมไฮดรอกไซ (BCHt/NaOH = 1/10 g mL-1); (vii) ปริมาณการระงับเบต้า (50mL)
ปฏิกิริยาแรกที่เกิดขึ้นสำหรับ50นาทีภายใต้การกวนแม่เหล็กคงที่และจะถูกขัดจังหวะโดยการระบายความร้อนได้อย่างรวดเร็วการระงับเพื่อ0องศาเซลเซียส หลังจากนั้นกรดไฮโดรคลอริกเจือจางจะถูกเพิ่มเพื่อให้ได้ค่า pH ๘.๕และตัวอย่าง CHs1 แยกโดยการกรอง, ล้างด้วยน้ำปราศจากไอออนและแห้งที่สภาพแวดล้อม. เมื่อ deacetylation ล้ำเดียวกันจะถูกทำซ้ำเป็นขั้นตอนที่สองที่จะ CHs1 จะผลิตตัวอย่าง CHs2
การสแกนอิเล็กตรอนกล้องจุลทรรศน์ (SEM) ภาพในการขยายตัวของ๑๐๐×ของ) โจนส์เรา, ข) โจนส์อัลตราซาวนด์ที่ได้รับการรักษาเรา, c) β-chitin, d) อัลตราซาวนด์รักษาβ chitin, และ e) จิตซาน (แหล่งที่มา: Preto et al. ๒๐๑๗)
Fiamingo et al. พบว่า deacetylation ล้ำของเบต้า chitin มีประสิทธิภาพผลิตน้ำหนักโมเลกุลสูงที่มีระดับต่ำของ acetylation ไม่ใช้สารเติมแต่งหรือบรรยากาศเฉื่อยหรือเวลาปฏิกิริยายาว. แม้ว่าปฏิกิริยา deacetylation อัลตราโซนิกจะดำเนินการภายใต้สภาวะจ้า – เช่นอุณหภูมิปฏิกิริยาต่ำเมื่อเทียบกับการ deacetylations มากที่สุด อัลตราโซนิ deacetylation ของเบต้า chitin ช่วยให้การเตรียมความพร้อมของการสุ่ม deacetylated ในระดับตัวแปรของ acetylation (4% ≤ DA ≤๓๗%) น้ำหนักสูงเฉลี่ยน้ำหนักโมเลกุล (๙๐๐,๐๐๐ g mol-1 ≤ Mฝั่ง ตะวัน ตก ≤๑,๒๐๐,๐๐๐ g mol-1 ) และการแพร่กระจายต่ำ (๑.๓≤ใน≤๑.๔) โดยการดำเนินการสามปฏิกิริยาติดต่อกัน (๕๐นาที/ขั้นตอน) ที่๖๐º C
หน่วยประมวลผลล้ำพลังงานสูงจากห้องปฏิบัติการไปยังนักบินและอุตสาหกรรมขนาด
ระบบอัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการผลิต Chitosan
การกระจายตัวของ chitin และการตัดอัณฑะของ chitin ที่จะต้องใช้อุปกรณ์อัลตราโซนิกที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ที่สามารถส่งมอบความกว้างของคลื่นสูงมีการควบคุมที่แม่นยำกว่าพารามิเตอร์กระบวนการและสามารถดำเนินการ24/7 ภายใต้การอัปโหลดและ ในสภาพแวดล้อมที่เรียกร้อง Hielscher Ultrasonics ช่วงผลิตภัณฑ์ได้รับคุณและความต้องการกระบวนการของคุณครอบคลุม Ultrasonicators Hielscher เป็นระบบประสิทธิภาพสูงที่สามารถติดตั้งกับอุปกรณ์เสริมเช่น sonotrodes, เครื่องปฏิกรณ์หรือเซลล์ไหลเพื่อให้ตรงกับความต้องการของกระบวนการของคุณในลักษณะที่เหมาะสม
ด้วยจอแสดงผลสีดิจิตอล, ตัวเลือกในการทำงาน sonication ที่ตั้งไว้ล่วงหน้า, บันทึกข้อมูลอัตโนมัติบน SD การ์ดแบบบูรณาการ, การควบคุมเบราว์เซอร์ระยะไกลและคุณสมบัติอื่นๆอีกมากมาย, การควบคุมกระบวนการที่สูงที่สุดและการใช้งานง่ายจะมั่นใจ. จับคู่กับความทนทานและความจุโหลดแบริ่งหนัก Hielscher ระบบอัลตราโซนิกเป็นม้าทำงานที่เชื่อถือได้ของคุณในการผลิต
จิตในการกระจายตัวและ deacetylation ต้องใช้อัลตราซาวนด์ที่มีประสิทธิภาพที่จะได้รับการแปลงเป้าหมายและผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่มีคุณภาพสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการกระจายตัวของ chitin เกล็ดกว้างของคลื่นสูงและแรงดันสูงมีความสำคัญ Hielscher Ultrasonics’ โปรเซสเซอร์ล้ำอุตสาหกรรมได้อย่างง่ายดายส่งมอบช่วงกว้างของคลื่นสูงมาก ความกว้างของคลื่นสูงสุด๒๐๐μ m สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องในการดำเนินงาน24/7 สำหรับช่วงกว้างของคลื่นที่สูงขึ้นที่มีการปรับแต่ง sonotrodes อัลตราโซนิกที่มีอยู่ กำลังการผลิตไฟฟ้าของระบบอัลตราโซนิก Hielscher ช่วยให้มีประสิทธิภาพและรวดเร็ว deacetylation ในกระบวนการที่ปลอดภัยและใช้งานง่าย
ตารางด้านล่างนี้จะช่วยให้คุณมีข้อบ่งชี้ของความจุในการประมวลผลโดยประมาณของ ultrasonicators ของเรา:
| ปริมาณชุด | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500mL | 10 ถึง 200mL / นาที | UP100H |
| 10 ถึง 2000ml | 20 ถึง 400ml / นาที | Uf200 ःที, UP400St |
| 00.1 เพื่อ 20L | 00.2 เพื่อ 4L / นาที | UIP2000hdT |
| 10 100L | 2 ถึง 10L / นาที | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 100L / นาที | UIP16000 |
| N.A. | ที่มีขนาดใหญ่ | กลุ่มของ UIP16000 |
ติดต่อเรา! / ถามเรา!
วรรณคดี / อ้างอิง
- Butnaru., Stoleru., Brebu M.A., Darie-Nita R.N., Bargan A., Vasile c. (๒๐๑๙): ภาพยนตร์ที่มีความเป็นไปตามวิธีการของอิมัลชันที่มาพร้อมกับการเก็บรักษาอาหาร วัสดุ๒๐๑๙, 12 (3), ๓๗๓
- Fiamingo A., de Moura Delezuk เจเอ, Trombotto เซนต์เดวิดแอล., กัมปา-ซา S.P. (๒๐๑๖): มีน้ำหนักโมเลกุลสูงอย่างกว้างขวางจิตใจจากหลายขั้นตอนอัลตราซาวนด์ช่วย deacetylation ของเบต้าไคโตซาน. Ultrasonics Sonochemistry ๓๒, ๒๐๑๖. 79–85
- ชาย, จี., Wu, T., Zivanovic, s., Weiss, J. (๒๐๐๘): การแปลง Sonochemically เคมีช่วยให้จิตซานโอซาน, USDA วิจัยแห่งชาติริเริ่มการประชุมนักสำรวจ, นิวออร์ลีนส์, LA, วันที่28มิถุนายน
- คนดัง, จี. ซินชัก, g., ไวส์, J. (๒๐๐๘): อิทธิพลของอุณหภูมิในระหว่าง deacetylation ของ chitin ที่จะเจริญเติบโตด้วยอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเป็นก่อนการรักษา, การประชุมประจำปีของสถาบันเทคโนโลยีอาหาร, นิวออร์ลีนส์, ลา, และ, วันที่30มิถุนายน95-18
- Kjartansson, G., ลูกชีวินsson, K., Zivanovic, s., Weiss, J. (๒๐๐๘): อิทธิพลของอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเพื่อเร่งการแปลงจิตใจที่จะ chitin, การประชุมประจำปีของสถาบันเทคโนโลยีอาหาร, นิวออร์ลีนส์, LA, 30 มิถุนายน, 95-17.
- เปร M.F., กัมปาโดซา S.P., Fiamingo A., ทางแยก Cosentino, Tessari-Zampieri M.C., Abessa D.M.S., Romero A.F., แยกทางแยก (๒๐๑๗): โจนส์เราและอนุพันธ์ของมันเป็น biosorbents ที่มีศักยภาพสำหรับน้ำมันดีเซลทางทะเล วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมและการวิจัยมลพิษ (๒๐๑๗) 24: 22932 – 22939.
- Wijesena R.N., Tissera N., Kannangara Y.Y., ลินวาย, Amaratunga G.A.J., de Silva K.M.N. (๒๐๑๕): วิธีการสำหรับการเตรียมการด้านบนลงของอนุภาคนาโนจิตและนาโนเส้นใย. คาร์โบไฮเดรตโพลีเมอร์๑๑๗, ๒๐๑๕ 731–738
- วู, T. Zivanovic, s. เฮย์ส, D.G., Weiss, J. (๒๐๐๘) การลดน้ำหนักโมเลกุลโดยมีประสิทธิภาพโดยการอัลตราซาวนด์ความเข้มสูง: กลไกพื้นฐานและผลของพารามิเตอร์การประมวลผล วารสารการเกษตรและอาหารเคมี 56 (13): 5112-5119.
- Yadav m.; Goswami พี. พารามิชเค. Kumar การเป็นเจ้าของ N. Vivekanand (๒๐๑๙): กากอาหารทะเล: แหล่งที่มาสำหรับการเตรียมความพร้อมของวัสดุ employable chitin/chitin ทรัพยากรชีวภาพและ Bioresources 6/8, ๒๐๑๙
ข้อเท็จจริงที่รู้
วิธีการอัลตราโซนิกchitin การระเหยทำงาน?
เมื่อพลังงานสูง, อัลตราซาวนด์ความถี่ต่ำ (เช่น, 20-26kHz) เป็นคู่กับของเหลวหรือสารละลาย, สลับรอบแรงดันสูง/ความดันต่ำจะใช้กับของเหลวในการสร้างการบีบอัดและ rarefaction. ในช่วงนี้สลับแรงดันสูง/รอบแรงดันต่ำ, ฟองสุญญากาศขนาดเล็กจะถูกสร้างขึ้น, ซึ่งเติบโตกว่ารอบแรงดันหลาย. เมื่อฟองอากาศสูญญากาศไม่สามารถดูดซับพลังงานมากขึ้นพวกเขาเปรียบเทียบอย่างรุนแรง ในระหว่างการระเบิดฟองนี้, ในท้องถิ่นเงื่อนไขที่รุนแรงมากเกิดขึ้น: อุณหภูมิสูงถึง 5000K, ความดันสูงถึง 2000atm, อัตราการระบายความร้อนสูงมาก/เย็นและแรงดัน differentials เกิดขึ้น. ตั้งแต่การล่มสลายของฟองอากาศจะเร็วกว่าการถ่ายโอนมวลและความร้อนพลังงานในโพรงยุบจะถูกจำกัดอยู่ที่โซนเล็กๆที่เรียกว่า "hot spot" ระเบิดของฟองโพรงอากาศยังส่งผลใน microturbulences ของเหลวเจ็ตส์ได้ถึง 280m/s ความเร็วและแรงเฉือนที่เกิดขึ้น ปรากฏการณ์นี้เป็นที่รู้จักกันเป็นอัลตราโซนิก cavitation หรืออะคูสติก
หยดและอนุภาคในของเหลว sonicated ถูกตัดโดยกองกำลัง cavitational เหล่านั้นและเมื่ออนุภาคเร่งชนกับแต่ละอื่นๆพวกเขาได้รับการทำลายโดยการชนกันระหว่างอนุภาค Cavitation อะคูสติกเป็นหลักการทำงานของการกัดล้ำ, การกระจาย emulsification และ sonochemistry
สำหรับ chitin deacetylation อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเพิ่มขึ้นในพื้นที่ผิวโดยการเปิดใช้งานพื้นผิวและการส่งเสริมการถ่ายโอนมวลระหว่างอนุภาคและสารเคมี
ไคโตซาน
ไคโตซานเป็นโพลีเมอร์ที่มีคาร์โบไฮเดรตที่เปลี่ยนแปลงไม่เป็นพิษซึ่งมีโครงสร้างทางเคมีที่ซับซ้อนซึ่งเกิดจากβ-(1,4)>80%) และหน่วย N-acetyl กลูโคซามีน (<20%, กระจายแบบสุ่มตามห่วงโซ่ของ ไคโตซานมาจากไคตินผ่านเคมีหรือเอนไซม์ ระดับของ deacetylation (DA) กําหนดเนื้อหาของกลุ่มอะมิโนฟรีในโครงสร้างและใช้ในการแยกความแตกต่างระหว่างไคตินและไคโตซาน ไคโตซานแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการละลายที่ดีในตัวทําละลายปานกลางเช่นกรดอะซิติกเจือจางและมีกลุ่มอะมีนฟรีหลายกลุ่มเป็นเว็บไซต์ที่ใช้งาน นี้ทําให้ไคโตซานได้เปรียบมากกว่าไคตินในปฏิกิริยาทางเคมีจํานวนมาก.
ไคโตซานเป็นมูลค่าสําหรับ biocompatibility ดีและย่อยสลายทางชีวภาพ, ปลอดสารพิษ, กิจกรรมต้านจุลชีพที่ดี (กับแบคทีเรียและเชื้อรา), ในทางตรงกันข้ามกับไคตินไคโตซานมีข้อได้เปรียบของการละลายน้ําและจึงง่ายต่อการจัดการและใช้ในการกําหนดสูตร
ในฐานะที่เป็นสองโพลีแซคคาไรด์ที่อุดมสมบูรณ์มากที่สุดต่อไปนี้เซลลูโลสความอุดมสมบูรณ์มากของไคตินทําให้มันเป็นวัตถุดิบราคาถูกและยั่งยืน
การผลิตจิตซาน
มีการผลิตในกระบวนการสองขั้นตอน ในขั้นตอนแรกวัตถุดิบเช่น crustacean เปลือกหอย (เช่นกุ้งปูกุ้งก้ามกราม) คือการสลายตัว, แร่ธาตุและบริสุทธิ์ที่จะได้รับ chitin ในขั้นตอนที่สอง chitin จะได้รับการรักษาด้วยฐานที่แข็งแกร่ง (เช่น NaOH) เพื่อลบโซ่ด้านข้างเพื่อให้ได้รับความจิต กระบวนการของการผลิตไคโตซานทั่วไปเป็นที่รู้จักกันจะใช้เวลานานมากและต้นทุนเข้มข้น.
จิต
จิต (C8H13O5Nยังไม่มีข้อความ เป็นพอลิเมอร์แบบโซ่ตรงของβ, 4-N-acetylglucosamine และถูกแบ่งออกเป็นα-, βและфаза-chitin การเป็นอนุพันธ์ของกลูโคส, chitin เป็นส่วนประกอบหลักของโครงกระดูกของแมลง, เช่นกุ้งและแมลง, radulae ของหอย, cephalopod beaks, และเครื่องชั่งของปลาและ lissamphibians และสามารถพบได้ในผนังเซลล์ในเชื้อรา, เกินไป. โครงสร้างของ chitin เปรียบได้กับเซลลูโลส, การขึ้นรูปผลึกคริสตัลหรือหนวด เซลลูโลสเป็นไรด์ที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดของโลกตามด้วย chitin เป็นสองไรด์ที่อุดมสมบูรณ์ที่สุด
กลูโคซา
กลูโคซา (C6H13ไม่5) เป็นน้ำตาลอะมิโนและสารตั้งต้นที่สำคัญในการสังเคราะห์ทางชีวเคมีของโปรตีนและไขมัน. กลูโคซาเป็นธรรมชาติสารที่อุดมสมบูรณ์ที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างของทั้งไรด์, จิตซาน, และ chitosan, ซึ่งทำให้กลูโคซาหนึ่งใน monosaccharides ที่อุดมสมบูรณ์ที่สุด. ส่วนใหญ่ของกลูโคซาที่มีอยู่ในเชิงพาณิชย์ผลิตโดยการย่อยสลายของ crustacean exoskeletons สร้างเช่นปูและเปลือกหอยกุ้ง
กลูโคซาส่วนใหญ่ใช้เป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารที่ใช้ในรูปแบบของกลูซัลเฟต, กลูโคซามีนไฮโดรคลอไรด์หรือ N- ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเพื่อรักษาอาการเจ็บปวดที่เกิดจากการอักเสบ, รายละเอียดและการสูญเสียกระดูกอ่อน (โรคข้อเข่าเสื่อม).