doctoral disertation
Bojana Bradić (Avtor), Blaž Likozar (Mentor)

Povzetek

Namen disertacije je predstaviti razvoj nove metodologije z uporabo zelenih alternativnih rešitev, ki predstavljajo izboljšanje v primerjavi s tradicionalnim nacinom pridobivanja komponent iz odpadne morske biomase. Frakcioniranje morske biomase, v našem primeru lupine škampov v sestavne dele, z glavnim hitinom, ki je eden prvih in najbolj komercialno pomembnih biopolimerov, je bilo doseženo s selektivno optimizacijo pogojev ekstrakcije z uporabo evtekticnih topil, kar je imelo za posledico zelo visok izkoristek hitina. Mehanizem frakcioniranja je razložen s kvantitativno analizo tekocih in trdnih frakcij, dobljenih po raztapljanju lupin škampov v DES. Evtekticna topila so se reciklirana in ponovno uporabila za hitinsko izolacijo, pri cemerto ni imelo velik vpliv na izkoristek hitina. Štiri najbolj obetavna in komercialno dostopna NADES, ki jih sestavljajo mešanice holin-klorid-mlecna kislina (CCLA), holin-kloridmalonska kislina (CCMA), holin-klorid-secnina (CCUR) in holin-klorid-citronska kislina (CCCA), so bili preizkušeni. Najvišji izkoristek ekstrakcije hitina je bil <90% z uporabo CCLA, s cistostostjo izoliranega hitina nad 98%. Študija o modeliranju heterogenega koraka N-deacetilacije %-hitina, dobljenega iz odpadkov škampov, z uporabo kataliticne alkalne raztopine pri razlicnih delovnih temperaturah in koncentracijah je prinesla nova mehanisticna spoznanja. Porazdelitve velikosti delcev za dva locena eksperimenta z manjšim prahom ali vecjimi morfologijami hitina dobijene so sistemom sledenja v realnem casu.Mehanizem pretvorbe verige biopolimerov je bil opisan preko matematicnega modela reakcijsko-difuzijske rešetke, rešen za vse intervale frakcij. Kinetika reakcije je bila predposatvljena drugega reda, ker koncentracija hidroksilnih ionov v porah ni bila konstantna. Izbrani matematicni model je omogocil razmeroma dober dogovor za kumulativne eksperimentalne podatke glede kinetike v zacetni fazi , kot tudi naknadno difuzijo za OH%. V tej študiji je bil nadelje tudi razvit en trajnostni pristop k raztapljanju hitina z vkljucitvijo zelene tehnologije v predelavo hitina, da bi odpravili pomanjkljivosti s pomocjo konvencialnih nacinov raztapljanja hitina in kemijske deacetilacije. V tej študiji so bila preizkušena številna razlicna evtekticna topila za raztaplanje hitina, kjer so se štiri izkazala kot zelo ucinkovita. CCLA ( holin hlorid-mlecna kislina) je bilo najbolj obetavno topilo za raztapljanje hitina. Alkalna in nevtralna evtekticna topila, so lahko vplivali na vodikove vezi v strukturi hitina, hkrati pa so vzpostavili novo in omogocili hitrejšo reakcijsko kinetiko N.-deacetilacijo ob uporabi manjše koncetracije NaOH. Tako so najucinkovitejši: CCLA, GLBT (glicerol-betain) in CCUR (holin klorid-urea) , uporabljeni za izvajanje N-deacetilacije s 30% raztopino NaOH pri 80°C in reakcijskim casom do 18h. Dobljeni rezultati so pokazali DDA za približno 44-55% višjo od obstojecih literaturinih rezultatov, kjer je potekala homogena reakcija N deacetilacije hitina.

Ključne besede

chitin;chitosan;fractionation of biomass;reaction-diffusion model;in-line monitoring;heterogeneous N deacetylation of chitin;homogeneous N deacetylation of chitin;deep eutectic solvents;

Podatki

Jezik: Angleški jezik
Leto izida:
Tipologija: 2.08 - Doktorska disertacija
Organizacija: UM FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Založnik: [B. Bradić]
UDK: 604.4:662.6:579(043.3)
COBISS: 38979075 Povezava se bo odprla v novem oknu
Št. ogledov: 653
Št. prenosov: 61
Ocena: 0 (0 glasov)
Metapodatki: JSON JSON-RDF JSON-LD TURTLE N-TRIPLES XML RDFA MICRODATA DC-XML DC-RDF RDF

Ostali podatki

Sekundarni jezik: Slovenski jezik
Sekundarni naslov: Izolacija hitina iz morske biomase z uporabo evtektičnih topil in študija kinetike n-deacetilacije do hitozana
Sekundarni povzetek: The purpose of the dissertation is to present the development of a new methodology using green alternative solutions that represent an improvement over the traditional method of extracting components from marine biomass. The fractionation of marine biomass, in our case, the shrimp shell into components, with main chitin, which is one of the first and most commercially important biopolymers, was achieved by selectively optimizing the extraction conditions using eutectic solvents, resulting in very high chitin efficiency. The fractionation mechanism is explained by the quantitative analysis of the liquid and solid fractions obtained after dissolving the shrimp shells in DES. Eutectic solvents were recycled and reused for chitin isolation, showing slight impact on chitin recovery yield. The highest yield of chitin extraction was <90% using CCLA, with an isolated chitin purity greater than 98%. A study on the modeling of the heterogeneous N-deacetylation step of %-chitin obtained from shrimp waste using a catalytic alkaline solution at different operating temperatures and concentrations has provided new mechanistic insights. Particle size distributions for two separate experiments with smaller dusts or larger chitin morphologies were obtained in real-time. The biopolymer chain conversion mechanism was described via a mathematical reaction-diffusion lattice model solved for all fraction intervals. The reaction kinetics was second order reaction since the concentration of hydroxyl ions in the pores was not constant. The chosen mathematical model provided relatively good agreement for the cumulative experimental data on the kinetics in the initial phase as well as the subsequent diffusion for OH%. This study also developed one sustainable approach to chitin dissolution by incorporating green technology into chitin processing, to avoid negative drawbacks using conventional methods of chitin dissolution and chemical deacetylation. In this study, a variety of different eutectic chitin dissolution solvents were tested, where four proved to be very effective. CCLA (choline chloride-lactic acid) was the most promising solvent for dissolving chitin. Alkaline and neutral eutectic solvents were able to disturb the hydrogen bonds in the chitin structure, while establishing a new one and allowing faster reaction kinetics of N-deacetylation using a lower NaOH concentration. Thus, the most effective are: CCLA, GLBT (glycerol-betaine) and CCUR (choline chloride-urea), used to perform N-deacetylation with 30% NaOH solution at 80 ° C and reaction time up to 18h. The results obtained showed a DDA approximately 44-55% higher than the existing literature results where a homogeneous reaction of chitin N deacetylation took place.
Sekundarne ključne besede: hitin;hitozan;model z vkljucevanjem reakcijske kinetike in transporta;frakcionacija biomase;locevanje mineralov;evtektična topila;doktorske disertacije;
Vrsta dela (COBISS): Doktorsko delo/naloga
Komentar na gradivo: Univ. v Mariboru, Fak. za kemijo in kemijsko tehnologijo
Strani: 121 str.
ID: 11466739