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
กำลังไฟสูง, การใช้งานที่มีความถี่ต่ำ (∼-26kHz) สร้างการเกิดโพรงเสียงในของเหลวและเหลวข้น อัลตราซาวนด์พลังงานสูงส่งเสริมการแปลงจิตใจเป็นตัวทำละลาย (เช่น NaOH) fragmentes และแทรกซึมเข้าไปในอนุภาคที่แข็งแกร่งจึงขยายพื้นที่ผิวและการปรับปรุงการถ่ายโอนมวลระหว่างของแข็งและของเหลว นอกจากนี้แรงเฉือนสูงของ cavitation ล้ำเสียงสร้างอนุมูลอิสระซึ่งเพิ่มการเกิดปฏิกิริยาของสารเคมี (เช่น NaOH) ในระหว่างการย่อยสลาย ในฐานะที่เป็นเทคนิคการประมวลผลที่ไม่ใช่ความร้อน sonication ป้องกันการย่อยสลายความร้อนการผลิตที่มีคุณภาพสูง อัลตราโซนิกร่นเวลาการประมวลผลที่จำเป็นในการดึงออกจากกุ้งเช่นเดียวกับผลตอบแทนที่ chitin (และดังนั้นในภายหลัง chitin) ของความบริสุทธิ์ที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับสภาพการประมวลผลแบบดั้งเดิม สำหรับการผลิตของจิตและจิตซาน, ultrasounds จึงมีศักยภาพที่จะลดต้นทุนการผลิตลดเวลาการประมวลผล, ช่วยให้การควบคุมกระบวนการผลิตที่ดีขึ้นและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของเสียกระบวนการ.
- 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 mm) are suspended in 40% (w/w) aqueous NaOH at a ratio beta-chitin/NaOH aqueous solution of 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
Chitosan เป็นการปรับเปลี่ยน, ประจุบวก, ลิเมอร์คาร์โบไฮเดรตปลอดสารพิษที่มีโครงสร้างทางเคมีที่ซับซ้อนที่เกิดขึ้นโดยβ-(1, 4) กลูโคซาเป็นส่วนประกอบหลัก (> ๘๐%) และเครื่องรับกลูโคซา (<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.
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).