Ультразвукова деацетилація хітоу до хітозану
Виробництво ультразвукової хітозану
Хітозан отримують шляхом N-деацетилації хітоу. У звичайній деацетил, хівін просочений водяними лужних розчинниках (зазвичай 40 до 50% (Вт/Вт) NaOH). Процес замочування вимагає високих температур 100 до 120 º C дуже трудомістка, в той час як вихід хітозан отриманий за крок для замочування низький. Застосування високосилового ультразвук посилює процес деацетиллікування Хітону значно і призводить до високої врожайності низькомолекулярних вахітозан в швидкому лікуванні при низькій температурі. Ультразвуковий деацетилація призводить до високої якості хітозан, який використовується в якості харчових продуктів і фармацевтичної інгредієнт, як добриво і в багатьох інших промислових застосувань.
Ультразвукове лікування призводить до виняткових ступеня ацетилкислоти (DA) хітона зниження ступеня ацетилкислоти хітоу від DA ≥ 90 до хітозану з DA ≤ 10.
Багато досліджень підтверджують ефективність ультразвукового хітоу деацетилз до хітозан. Вайс ін. (2008) виявив, що ультразвуком покращує перетворення хітоу в хітозан різко. Ультразвукове лікування хітин поставляється з значними заощадженнями часу, зменшуючи необхідний час процесу від 12-24 годин до декількох годин. Крім того, менше розчинника потрібно для досягнення повної конвертації, яка знижує екологічні наслідки того, щоб відкинути і розпоряджатися витраченого або непрореагованим розчинником, тобто концентрованих NaOH.
Деацетилація хітоу до хітозан сприяє ультразвуком
UIP4000hdT – 4kW потужність ультразвукової системи
Принцип роботи ультразвукового хітозан лікування
Висока потужність, Низькочастотне ультралікація (∼ 20-26kHz), створює акустичну кавітацію в рідинах і невиразних. Висока потужність ультразвуку сприяє перетворення хітоу в хітозан як розчинник (наприклад, NaOH) фразові і проникає в тверді частинки хітоу, тим самим підвищуючи площу поверхні і поліпшення масової передачі між твердою і рідкої фази. Крім того, високі сили зсуву ультразвукової кавітацію створюють вільні радикали, які збільшують реактивність реагентів (тобто NaOH) під час гідролізу. В якості нетеплової техніки обробки, ультразвуком запобігає термічна деградація виробництва високоякісних хітозан. Ультразвуковий скоротити час обробки необхідних для витягання Хітону з ракоподібних, а також прибутковість хіту (і, таким чином, згодом хітозан) високої чистоти в порівнянні з традиційними умовами обробки. Для виробництва хітоу і хітозан, УЗД таким чином має потенціал для зниження вартості виробництва, скорочення часу обробки, дозволяють краще контролювати виробничий процес і зменшити вплив на навколишнє середовище відходів процесу.
- Вищий вихід хітозан
- Чудову якість
- Скорочений час
- Температура нижнього процесу
- Підвищення ефективності
- Легко & безпечна експлуатація
- екологічно чистий
Ультразвукова Хітоксилювання до хітозану – Протокол
1) Підготуйте хіту:
Використання краба снарядів, як джерело матеріалу, Краб снарядів повинні бути ретельно мити для того, щоб видалити будь-які розчинні органічні і дотримуючись домішок, включаючи грунт і білок. Після цього матеріал оболонки повинен бути повністю висушений (наприклад, при 60 º с на добу в духовці). Висушені Шкаралупа потім грунт (наприклад, за допомогою Молот млин), розпротеїзовані в лужному середовищі (наприклад, NaOH на conc. 0,125 до 5,0 м), і демінералізована в кислоті (наприклад, розбавляють соляну кислоту).
2) ультразвукова Деацетилація
Для запуску типової ультразвукової реакції деацетилації, бета-хіто частинок (0,125 мм < D < 0250 мм) призупинено в 40% (w/w) водних NaOH в співвідношенні бета-хіто/NaOH водного розчину 1/10 (g mL-1), підвіска передається в Двостінні скляний стакан і є і соковані за допомогою Hielscher UP400St Ультразвуковий Гомогенізатор. Наступні параметри (CF. Fiamingo та ін. 2016) постійно зберігаються при проведенні ультразвукової реакції хікіну деацетилation: (i) Ультразвуковий зонд (salde Hielscher S24d22D, Tip діаметр = 22 мм); (II) режим сокації пульсу (IP = 0,5 сек); (III) Ультразвуковий поверхневий інтенсивність
(I = 52,6 W CM-2), (IV) температура реакції (60 º C ± 1 º C), (v) час реакції (50 хв), (VI) коефіцієнт бета-хітоу вага/обсяг 40% (w/w) водний Гідроксид натрію (BCHt/NaOH = 1/10 г мл-1); (VII) обсяг бета-хітоу підвіски (50mL).
Перша реакція триває 50min під постійним магнітним перемішуванням, а потім переривають швидко охолодження підвіски до 0 º C. Після цього розбавляють соляну кислоту, щоб досягти рН 8,5, а зразок CHs1 ізольований фільтрацією, що інтенсивно вимивається з деіонізованою водою і сушать при навколишніх умовах. Коли ж Ультразвуковий деацетилація повторюється як другий крок до CHs1, він виробляє зразок CHs2.
Сканування електронно-мікроскопії (SEM) зображень у збільшенні 100 × a) Gladius, b) УЗД-оброблені Gladius, c) β-хіцин, d) УЗД-оброблені β-хіцин, і е) хітозан (джерело: Прету та ін. 2017)
Fiamingo та ін. встановлено, що Ультразвуковий деацетилз бета-Хітону ефективно виробляє високу молекулярну вагу хітозан з низьким ступенем ацетилкислоти, не використовуючи добавки, ні інертну атмосферу, ні тривалий час реакції. Незважаючи на те, що Ультразвуковий деацетилляція реакція проводиться в більш м'які умови – тобто низька температура реакції в порівнянні з більшістю термохімічних деацетилреакцій. Ультразвукова деацетилація бета-Хітону дозволяє препарування випадковим чином, що володіє змінним ступенем ацетилкислоти (4% ≤ DA ≤ 37%), середню вагу середньої молекулярної ваги (900 000 г Mol-1 ≤ MW ≤ 1 200 000 g Mol-1 ) і низькою дисперсності (1,3 ≤ р ≤ 1,4) шляхом проведення трьох послідовних реакцій (50 хв/крок) при 60 º C.
Високосилові ультразвукові процесори від лабораторії до пілотного і промислового масштабу.
Високоексплуатаційні ультразвукові системи для виробництва хітозану
Фрагментація хітоу і децелювання хітоу до хітозану вимагає потужного і надійного ультразвукового обладнання, яке може доставити високі амплітуди, забезпечує точний керованість за параметрами процесу і може експлуатуватися 24/7 при важких навантажень і в складних середовищах. Hielscher ультразвук асортимент продукції отримати ви і ваші вимоги процесу покриті. Hielscher ультраакукатори є високопродуктивними системами, які можуть бути оснащені аксесуарами, такими як сотроди, прискорювачі, реактори або потоку клітин для того, щоб відповідати вашим потребам процесу в оптимальному порядку.
За допомогою цифрового кольорового дисплея, опція для попереднього налаштування сокації, автоматичний запис даних на інтегровану SD-карту, віддалений контроль браузера і багато інших функцій, найвищий контроль процесу і зручність для користувача забезпечується. В парі з надійністю і важкою несучими потужністю, Hielscher ультразвукові системи ваші надійні роботи коня у виробництві.
Хітоз фрагментація та деацетилтерапія вимагає потужного УЗД для отримання цільового перетворення і кінцевого продукту хітозан високої якості. Спеціально для фрагментації хітину пластівці, високі амплітуди і підвищений тиск мають вирішальне значення. Hielscher ультразвук’ промислові ультразвукові процесори легко доставити дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200 мкм можна безперервно запустити в роботі 24/7. Для ще більш високих амплітуд, індивідуальні ультразвукові сотроди доступні. Потужність Hielscher ультразвукових систем дозволяє ефективно і швидко деацетилз безпечним і зручним процесом.
У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв:
| пакетний Обсяг | швидкість потоку | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| Від 1 до 500мл | Від 10 до 200мл / хв | UP100H |
| Від 10 до 2000мл | Від 20 до 400мл / хв | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 до 20 л | 0.2 до 4л / хв | UIP2000hdT |
| Від 10 до 100 л | Від 2 до 10 л / хв | UIP4000hdT |
| застосовується | Від 10 до 100 л / хв | UIP16000 |
| застосовується | більший | кластер UIP16000 |
Зв'яжіться з нами! / Запитати нас!
Література / Довідники
- Butnaru E., Стоуру е., Бребу MA, Дамарі-Ніта R.N., Барган а., Василе с. (2019): хітозан основі Біонантокомпозиційних плівок, підготовлених емульсійною технікою для консервування продуктів харчування. Матеріали 2019, 12 (3), 373.
- Fiamingo а., де-мула Деласюк J.A., Тромботто Девід л., Кампана-Фіхо с. п. (2016): Широко декомпенсована Висока молекулярна вага хітозан з багатоступінчиних УЗД-допомагали деацетилрозом бета-Хітону. Ультразвук Сонохімія 32, 2016. 79 – 85.
- К'єсаранссон, г., Wu, т., Зіванівич, с., Вайса, Дж. (2008): Sonochemically-допомагали перетворення Хітоу в хітозан, USDA національної дослідницької ініціативи головних слідчих засідання, Новий Орлеан, Лос-Анджелесі, 28 червня.
- К'єксарссон, г., Крістобергссон, к. Жоровіч, с., Вайр, Дж. (2008): вплив температури під час деацетилації хітоу хітозан з ультразвуком високої інтенсивності як попереднє лікування, щорічне засідання інституту харчових технологів, Новий Орлеан, ЛУЇЗІАНА, 30 червня, 95-18.
- К'єксарссон, г., Кристбергссон, к., Зіновіч, с., Вайр, Дж. (2008): вплив ультразвуку високої інтенсивності для прискорення перетворення хітоу в хітозан, щорічне засідання інституту харчових технологів, Новий Орлеан, Ла, 30 червня, 95-17.
- Прету м, Кампана-Фіхо с. п., Fiamingo а., Колентіно I.C., Тесмарі-Зампьєєрі M.C., Абсса D.M.S., Ромеро А. Ф, Bordon I.C. (2017): Gladius і його похідних як потенційний біосорна для морського дизельного масла. Екологічної науки та забруднення досліджень (2017) 24:22932-22939.
- Wijesena R.N., Тісера н., Канангара Y.Y., лінь ю., Амапатунга G.A.J., де Сільва K.M.N. (2015): Метод підготовки до верху донизу препарату хітозанних наночастинок та нановолокон. Вуглеводних полімерів 117, 2015. 731 – 738.
- Wu, T., Зііванович, с., Хейс, D.G., Вайс, J. (2008). Ефективне зниження ефективності хітозану молекулярної ваги шляхом високої інтенсивності УЗД: базовий механізм і вплив параметрів обробки. Журнал сільськогосподарської та харчової хімії 56 (13): 5112-5119.
- Ядav м.; Госвамі п.; Парітш к.; Кумар м.; Pareek н.; Вівіканта в. (2019): Відходи морепродуктів: джерело для підготовки комерційно працездатних хів/хітозан матеріалів. Біоресурси і Біопереробка 6/8, 2019.
Факти варті знати
Яким ультразвуковим Chitin Deactylation роботи?
Коли Висока потужність, низькочастотний ультразвук (наприклад, 20-26kHz) в рідину або шламу, що чергуються високого тиску, циклів низького тиску застосовуються до рідких створення стиснення і розрідження. Під час цих змінного високого тиску/циклів низького тиску, малі вакуумні бульбашки створюються, які ростуть протягом декількох циклів тиску. В точці, коли вакуумні бульбашки не можуть поглинати більше енергії, вони сильно конструкції. Під час цього міхура імплозії, локально дуже інтенсивні умови відбуваються: висока температура до 5000K, тиск до 2000 атм, дуже високий рівень опалення/охолодження і тиск диференціалів відбуваються. Оскільки динаміка міхура колапс швидше, ніж Масова і тепловіддачі, енергія в руйнується порожнини обмежується дуже невеликою зоною, яка також називається "Гаряча пляма". Імплозії кавітаційного міхура також призводить до microturbulences, рідких струменів до 280m/s швидкості і в результаті зсуву сил. Це явище відоме як ультразвукова або акустична Кавітація.
Краплі і частинки в соковані рідини impinged тих кавітаційних сил і коли прискорені частинки стикаються один з одним, вони отримують зруйнованої шляхом міжчастинної зіткнення. Акустична Кавітація є робочим принципом ультразвукового фрезерування, диспергування, емульсифікації і сонохімія.
Для хітин деацетил, високої інтенсивності УЗД збільшується в області поверхні, активуючи поверхню і сприяючи масової передачі між частинками і реагентом.
хітозану
Хітозан-модифікований, cationic, нетоксичний вуглеводний полімер з складною хімічною структурою, утвореною β-(1,2) глюкозамін, як його основний компонент (>80%) і N-ацеліл глюкозамін одиниць (<20%), випадково розподілили по ланцюжку. Хітозан походить від хітоу через хімічну або ферментативну деацетилацію. Ступінь деацетилації (DA) визначає зміст вільних амінокислот в структурі і використовується для розрізнення між хітоу і хітозану. Хітозан показує хорошу розчинність в помірних розчинниках, таких як розбавлена Оцтова кислота і пропонує кілька вільних груп аміни в якості активних сайтів. Це робить хітозан вигідно над хітоу в багатьох хімічних реакцій.
Хітозан цінується за відмінну біосумісність і здатність до біологічного розкладання, нетоксичність, хорошу антимікробну активність (проти бактерій і грибків), кисень непроникність і властивості плівки формування. На відміну від хітоу, хітозан має перевагу водорозчинні і тим самим легше обробляти і використовувати в формулювань.
В якості другого найбільш рясні полісахариди після целюлози, величезна кількість хіту робить його дешевою і стійкою сировиною.
Хітозан виробництво
Хітозан виробляється в два кроки процесу. На першому етапі, сировина, такі як ракоподібних снарядів (тобто креветки, Краб, рак), є депротеїзовані, знесилені і очищені, щоб отримати хіну. На другому кроці, хітин обробляється сильною базою (наприклад, NaOH) для видалення ацетольних бокових ланцюгів з метою отримання хітозану. Процес виробництва звичайних хітозан, як відомо, дуже трудомістким і економічно інтенсивним.
хітин
Хіто (C8H13О.5Nн є прямим ланцюговим полімерним полімер-1, 4-н-ацетилглюкозамін і класифіковано на α-, β-і γ-Хітону. Будучи похідною від глюкози, хідін є основним компонентом екзоскелети членистоногих, таких як ракоподібні і комахи, ракули молюсків, головоногих дзьоби, а також луски риб і земноводних і можуть бути знайдені в клітинних стінках в грибці, теж. Структура хіту порівнянна з целюлозою, утворюючи кристалічні нанофібрили або вуса. Целюлоза є найбільш багатим полісахариду світу, а потім хіте в якості другого найбільш рясні полісахариди.
Глюкозамін
Глюкозамін (C6H13НЕМАЄ5) є аміноцукром і важливим попередником в біохімічному синтезі глікоколатних білків і ліпідів. Глюкозамін, природно, рясне з'єднання, яке є частиною структури обох полісахаридів, хітозан, і хішин, що робить глюкозамін одним з найбільш рясні моносахарів. Більшість комерційно доступних глюкозамін виробляється гідроліз ракоподібних екзоскелети, тобто Краб і Омар снарядів.
Глюкозамін використовується в основному як харчова добавка, де вона використовується у формах глюкозамін сульфат, глюкозамін гідрохлорид або N-ацетиловий глюкозамін. Глюкозамін сульфат добавки вводять всередину, щоб лікувати Хворобливий стан, викликаний запаленням, пробою і можливої втрати хряща (остеоартрит).