Fizičko-hemijska svojstva i primjena hitina i hitozana. Hitin je "neupletena zvijezda" polisaharida. Glavna komponenta egzoskeleta

Koncept egzoskeleta tipa kapsule za hitne spasilačke operacije

Zeltser A. G.1, Vereikin A. A.1, *, Goykhman A. V.1, Savchenko A. G.1, Žukov A. A.1, Demchenko M. A.1

UDK: 21.865.8, 623.445.1, 623.445.2

1 Rusija, MSTU im. N.E. Bauman

Uvod

Trenutno postojeći modeli egzoskeleta su konstrukcija okvirnog tipa koja ima minimum veza sa ljudskim tijelom. Tako je egzoskelet BLEEX donjih ekstremiteta pričvršćen trakama za stopala, noge i leđa čovjeka operatera, a kruto je pričvršćen samo za stopala.

Predlaže se fundamentalno novi koncept aktuatora egzoskeleta (AM) koji se zasniva na ideji da osim povećanja fizičkih sposobnosti osobe, AM treba da pruži i zaštitu njegovom tijelu, što je sasvim opravdano u ne- deterministički uslovi hitnih spasilačkih operacija. Postavljen je zadatak da se osigura stvaranje univerzalnog dizajna IM, koji će omogućiti, ako je potrebno, stvaranje linije egzoskeleta, koji će uključivati ​​verziju namijenjenu za borbena djelovanja. U ovom slučaju, energetski okvir je zamijenjen oklopnim okvirom.

1. Određivanje relativnog položaja zglobova

IN Kao preliminarna faza u sintezi kinematičkog dijagrama u obliku stabla egzoskeleta MI, istaknuti su aktivni i pasivni stupnjevi pokretljivosti. Pod aktivnim podrazumevamo kontrolisane stepene pokretljivosti, a pod pasivnim podrazumevamo nekontrolisane stepene. Dobijen je preliminarni dijagram postavljanja MI zglobova (slika 1) i odabrani su rasponi varijacije generaliziranih koordinata u zglobovima, koje je potrebno razjasniti u budućnosti, na osnovu prethodnih radova i antropometrijskih podataka (uključujući one koje predlaže modul ergonomskog dizajna softverskog paketa CATIA). Utvrđene su i preliminarne dimenzije egzoskeleta i lokacija

čvorovi jedan u odnosu na drugi. U ovoj fazi dizajn okvira nije razrađen.

Rice. 1. Preliminarni raspored spojeva egzoskeleta MI

2. Razvoj općeg koncepta aktuatora

Prilikom proučavanja relativnog položaja glavnih komponenti, identificirani su problemi koji prate odabrani dizajn kapsule, a koji su povezani s krutom vezom pokreta strukture s pokretima čovjeka. Dakle, za stepen pokretljivosti femoralne karike egzoskeleta, pomeranje tipa adukcije-abdukcije (promena u kotrljaju), realizovano preko cilindrične šarke na bazi standardnog ležajnog sklopa, dovodi do prodiranja MI veze u ljudsko telo. , što je potpuno neprihvatljivo. U modernim modelima egzoskeleta rješavaju se problemi ove vrste:

 uklanjanje MI veze iz ljudskog tijela u smjeru okomitom na sagitalnu ravan;

 dodeljivanje opsega promene generalizovane koordinate zgloba koji je znatno manji od dozvoljenog određenog iz antropometrijskih parametara;

 snažno odvajanje u prostoru osi rotacije zglobova, osiguravajući promjenu položaja kuka u roll i pitch.

Ranije prihvaćen koncept ne dozvoljava rješavanje problema gore navedenim metodama. Predloženo je rješenje koje se sastoji u korištenju šarki sa virtualnim

2307-0595, Engineering Bulletin, № 03, 2015

mi osi rotacije koje se poklapaju sa osama rotacije odgovarajućih ljudskih zglobova. Izrađeni su šematski dijagrami jedinica koje odgovaraju prihvaćenom konceptu. Pogledajmo pobliže stražnji dio i kuk MI egzoskeleta.

2.1 Stepeni pokretljivosti leđa

Ljudska leđa imaju veliku pokretljivost, ali koncept koji je u osnovi modernih egzoskeleta ne dozvoljava da se njegova mobilnost u potpunosti realizuje. MI značajno ograničava pokrete ljudskog operatera koji odgovaraju promjenama položaja skretanja leđa.

Postavljanje jednostavne cilindrične šarke iza leđa ne rješava problem (slika 2). Kičma je u ovom slučaju os rotacije, stoga, kada se rotacijski par postavlja izvan tijela, dobijamo drugu os koja se ne poklapa s prvom, što može dovesti do oštećenja kičme i tijela operatera.

Rice. 2. Kinematički dijagram stražnje strane aktuatora egzoskeleta

Izlaz iz ove situacije je korištenje artikulacije s virtualnom osom rotacije koja se poklapa sa osom rotacije ljudskih leđa, a to je kičma. Na sl. Na slici 3 prikazana je šematska struktura kičmene jedinice, koja je kotrljajuća vodilica zakrivljena duž određenog radijusa koji odgovara udaljenosti do virtuelne ose rotacije (stavka 1).

http://engbul.bmstu.ru/doc/760793.html

Rice. 3. Dijagram dizajna za implementaciju zgloba koji omogućava promjenu zakretanja leđa operatera na osnovu cilindričnog zgloba sa virtualnom osom rotacije

2.2 Stepeni pokretljivosti kuka

Zglob odgovoran za realizaciju pokreta koji osigurava promjenu položaja bedra čovjeka operatera u nagibu, kada se položaj noge osobe promijeni u prevrtanju, prodire u ljudsko tijelo i na taj način ga oštećuje. Rješenje ovog problema je korištenje cilindrične šarke s virtualnom osom rotacije (stavke 1, 2 na sl. 4).

Rice. 4. Projektni dijagram izvedbe zgloba koji omogućava promjenu skretanja leđa operatera

2307-0595, Engineering Bulletin, № 03, 2015

3. Prednosti i nedostaci predloženog koncepta

Predloženi opći koncept egzoskeleta MI ima niz prednosti:

 smanjene dimenzije zbog čvrstog prianjanja MI uz tijelo ljudskog operatera;

 Što se tiče osnovnih ljudskih pokreta, moguće je implementirati princip jednog pokreta operatera – jednog pokreta egzoskeleta, tj. promena generalizovane koordinate u artikulaciji IM je adekvatna promeni generalizovane koordinate odgovarajućeg ljudskog zgloba. U modernim verzijama egzoskeleta, promjena generaliziranih koordinata jednog ljudskog zgloba odgovara određenom skupu promjena u generaliziranim koordinatama zglobova egzoskeleta. Međutim, treba napomenuti da se ovaj princip ne odnosi na sve ljudske pokrete, jer bi u suprotnom bilo potrebno uvelike zakomplikovati dizajn MI i dovesti broj stupnjeva pokretljivosti egzoskeleta na broj stupnjeva pokretljivosti nekog drugog. osoba, što nije moguće u ovoj fazi razvoja tehnologije;

 određeno pojednostavljenje sistema upravljanja zbog implementacije principa jednog pokreta operatera - jednog pokreta egzoskeleta;

 pojednostavljeno ovladavanje IM ljudski operater;

 poboljšana ergonomija;

 mogućnost modifikacije okvira u vanjsku nosivu oklopnu konstrukciju dizajniranu za zaštitu od različitih udarnih opterećenja;

 relativno lagan dizajn zbog činjenice da su oklop i okvir jedna cjelina;

 visoka strukturna krutost.

 Među nedostacima koncepta su:

 povećanje stepena pokretljivosti infarkta;

 komplikacije dizajna spojeva;

 povećana potrošnja energije.

4. Razvijen aktuatorski mehanizam egzoskeleta donjih ekstremiteta

Sljedeća faza nakon donošenja odluke o korištenju virtualnih osi i izrade projektnih dijagrama IM spojeva je izrada kinematičkog dijagrama koji uzima u obzir stvarne i virtualne osi rotacije. Da bi se dobile tačne geometrijske dimenzije kinematičkog dijagrama egzoskeleta MI, razmatrano je nekoliko metoda rješenja:

 puni rendgenski snimak tijela operatera;

 sastavljanje prototipa kinematičkog modela za njegovo eksperimentalno usavršavanje.

http://engbul.bmstu.ru/doc/760793.html

Konačno, izabrana je druga metoda. Istovremeno je odlučeno da se kombinuju faze razvoja okvira i sastavljanja eksperimentalnog modela. Na sl. Slika 5 prikazuje preliminarnu verziju egzoskeleta MI kapsularnog tipa donjih ekstremiteta.

Prednosti predloženog dizajna MI egzoskeleta:

 jednostavan i praktičan raspored zglobova, uključujući virtualnu os rotacije;

 pogodan za izradu eksperimentalnog modela kinematičkog dijagrama IM radi pojašnjenja geometrijskih dimenzija i rasporeda stupnjeva pokretljivosti;

 uklanjanje sa pogonskih motora, koji se trenutno smatraju pneumatskim i hidrauličnim motorima sa translatornim kretanjem izlazne karike, svih opterećenja osim aksijalnog, usled pomeranja izlazne karike duž vodilice;

 Izvršni motor je pouzdano zaštićen od vanjskih mehaničkih utjecaja kućištem, što je posebno vrijedno kada se kao izvršni motori koriste pneumatski mišići. Ovo se postiže uvođenjem dodatne poluge koja povezuje izlaznu vezu motora aktuatora sa IM (Sl. 5);

 Povećanje vijeka trajanja pneumatskih mišića postiže se zbog činjenice da se ne savijaju tijekom rada.

Rice. 5. Preliminarna verzija aktuatora egzoskeleta donjih ekstremiteta tipa kapsule

2307-0595, Engineering Bulletin, № 03, 2015

5. Elektrana

Savremeni egzoskeleti mogu imati dovoljnu autonomiju samo ako je ukupna snaga aktuatora mala, što utiče, s jedne strane, na nosivost i brzinu kretanja u prostoru, te na broj kontroliranih stupnjeva pokretljivosti, s druge strane. Najvećim dijelom zbog posljednjeg faktora, trenutno postojeći autonomni MI su egzoskeleti samo donjih ekstremiteta. Egzoskelet donjih ekstremiteta BLEEX koristi motor sa unutrašnjim sagorevanjem (ICE) kao glavni izvor energije, koji proizvodi hidrauličku i električnu energiju.

IN Trenutno se istražuje mogućnost korištenja motora s unutarnjim sagorijevanjem u kombinaciji s hidrauličnim ili pneumatskim kompresorom. To bi trebalo značajno smanjiti karakteristike težine i veličine pogonske jedinice.

IN U savremenim modelima autonomnih egzoskeleta opremljenih motorima sa unutrašnjim sagorevanjem, motori su smešteni iza leđa operatera u velikim ruksacima, što smanjuje pokretljivost lumbalnog dela, ali istovremeno omogućava upotrebu većeg motora, istovremeno pružajući zaštita leđa. Moguće je koristiti princip koji se koristi na tenkovima Merkava izraelske vojske. Motor se nalazi na prednjoj strani, pružajući dodatnu zaštitu posadi. Da biste smanjili veličinu odijela, možete koristiti motor Konfiguracija u obliku slova V sa znatno povećanim uglom nagiba. Ova konfiguracija će doslovno omogućiti motoru da leži ravno na prsima ili leđima, čime će se značajno smanjiti dimenzije.

Zaključak

Sve visokorazvijene zemlje svijeta rade na projektima robotskih egzoskeleta opremljenih snažnim aktuatorima, namijenjenih uglavnom za upotrebu u zonama borbenih dejstava i hitnim spasilačkim operacijama. Razvoj u ovom pravcu je u toku iu Ruskoj Federaciji, ali u ovom trenutku izgledi za domaći razvoj izgledaju veoma nejasno. Stoga postoji hitna potreba za sprovođenjem naučnih istraživanja i implementacijom tehničkih projekata u ovoj oblasti.

Do danas je definisan koncept egzoskeleta MI i razrađena neka dizajnerska rješenja. Prikazana je metoda koja omogućava da se izračuna dinamika MI uzimajući u obzir reakcije potporne površine, te da se naknadno izgradi sistem upravljanja kompleksom čovjek-egzoskelet. Kao prioritetni pravac razvoja ovog projekta odabran je paralelni dizajn dviju verzija IM-a, koje imaju univerzalni dizajn okvira, ali se razlikuju po aktuatorima: hidraulični cilindri i pneumatski mišići. Trenutno se radi i na eksperimentalnom modelu, koji će nam omogućiti da ocijenimo odabrana rješenja.

http://engbul.bmstu.ru/doc/760793.html

Bibliografija

1. Hanlon M. Raytheon XOS 2 egzoskelet, Odijelo za robotiku druge generacije, Sjedinjene Američke Države. Septembar, 2010. Način pristupa: www.gizmag.com/raytheon-significantly-progresses-exoskeleton-design/16479(datum pristupa 16.03.15.).

2. Kazerooni H., Steger R. Egzoskeleti donjih ekstremiteta Berkeleyja // ASME Journal of Dynamics Systems, Measurements and Control, Vol. 128, br. 1, str. 14-25, mart 2006. DOI: 10.1115/1.2168164. Način pristupa: (datum pristupa 16.03.15.).

3. Kazerooni H., Steger R., Huang L. Hibridna kontrola egzoskeleta Berkeley donjih ekstremiteta (BLEEX) // The International Journal of Robotics Research, Vol. 25, br. 5-6, maj jun 2006, str. 561-573. DOI: 10.1177/0278364906065505. Način pristupa: http://bleex.me.berkeley.edu/publications/(datum pristupa 16.03.15.).

4. Sankai Y. Hal: Hibridni pomoćni ud zasnovan na Cybernics. // Global COE Cybernics, System and Information Engineering, University of Tsukuba. Način pristupa:http://sanlab.kz.tsukuba.ac.jp/sonota/ISSR_Sankai.pdf(datum pristupa 16.03.15.).

5. Vereikin A.A., Kovalchuk A.K., Kulakov D.B., Semenov S.E., Karginov L.A., Kulakov B.B., Yarots V.V. Sinteza kinematičkog dijagrama aktuatora egzoskeleta // Aktualna pitanja znanosti.–2014. – br. XIII. – str. 68-76.

6. Vereikin A.A., Kovalchuk A.K., Kulakov D.B., Semenov S.E. Analiza i izbor kinematičke strukture aktuatora egzoskeleta // Nauka i obrazovanje:

elektronska naučna i tehnička publikacija MSTU. N.E. Bauman. 2014. – br. 7. P. 7293. DOI: 10.7463/0714.0717676. Način pristupa: http://technomag.bmstu.ru/doc/717676.html(datum pristupa 16.03.15.).

7. Merkava Mk. 4. Glavni borbeni tenk. // Vojska-danas. Način pristupa: http://www.militarytoday.com/tanks/merkava_mk4.htm(datum pristupa 16.03.15.).

8. Hoće li “Fighter-21” prestići svoje konkurente? // Vojna revija. April, 2011. Način pristupa: http://topwar.ru/4198-boec-21-obgonit-konkurentov.html(datum pristupa 16.03.15.).

9. Lavrovsky E.K., Pismennaya E.V. O redovnom hodanju egzoskeleta donjih ekstremiteta s nedostatkom kontrolnih ulaza // Russian Journal of Biomechanics. – 2014. – T. 18, br. 2. - SA. 208-225. Način pristupa: http://vestnik.pstu.ru/biomech/archives/?id=&folder_id=3883(datum pristupa 16.03.15.).

10. Osnove teorije pokretača hodajućih robota // Kovalchuk A.K., Kulakov B.B., Kulakov D.B., Semenov S.E., Yarots V.V. – M.: Izdavačka kuća Rudomino, 2010. –

11. Kovalchuk A.K., Kulakov D.B., Semenov S.E., Yarots V.V., Vereikin A.A., Kulakov B.B., Karginov L.A. Metoda projektovanja prostornih aktuatora hodajućih robota u obliku stabla // Inženjerski bilten MSTU N.E. Bauman. –

2307-0595, Engineering Bulletin, № 03, 2015

2014. – br. 11. – str. 6-10. Način pristupa: http://engbul.bmstu.ru/doc/736600.html(datum pristupa 16.03.15.).

12. Vereikin A.A., Kovalchuk A.K., Karginov L.A. Proučavanje dinamike aktuatorskog mehanizma egzoskeleta donjih ekstremiteta, uzimajući u obzir reakcije potporne površine // Nauka i obrazovanje: elektronički naučno-tehnička publikacija MSTU. N.E. Bauman. – 2014. – br. 12. – Str. 256-278. DOI: 10.7463/0815.9328000. Način pristupa: http://technomag.bmstu.ru/doc/745388.html(datum pristupa 16.03.15.).

13. Vereikin A.A., Kovalchuk A.K., Kulakov D.B., Semenov S.E., Karginov L.A., Kulakov B.B., Yarots V.V. Dinamika aktuatora egzoskeleta // Inženjering i tehnologija: novi razvojni izgledi. – 2014. – br. XIII. – C. 5-16.

14. Vereikin A.A. Proračun izvršnih hidrauličnih cilindara egzoskeleta // Molodezhny naučno-tehnički glasnik MSTU im. N.E. Bauman. Elektronski časopis. – 2013. –

br. 5. – str. 11. Način pristupa: http://sntbul.bmstu.ru/doc/569290.html(datum pristupa 16.03.15.).

15. Kovalchuk A.K., Kulakov D.B., Semenov D.B. Koncept konstrukcije sistema elektrohidrauličnih servo pogona za dvonožnog hodajućeg robota // Nauka i obrazovanje: elektronika naučno-tehnička publikacija MSTU. N.E. Bauman. – 2010. –

Sadržaj teme "Zglavkonošci. Hordati.":

Sistematika i karakteristika znakovi artropoda sažeto u tabeli. Po broju vrsta, tip Arthropoda je najbrojniji od svih ostalih. Više od tri četvrtine ukupnog broja svih poznatih vrsta su predstavnici ove vrste.

Samo za dionicu insektičine više od polovine svih poznatih vrsta. Člankonošci su ovladali svim staništima na kopnu i u vodi.

Osnovni plan građa tijela člankonožaca x je bio izuzetno uspješan, a kroz proces koji se naziva adaptivno zračenje, jedan uspješno evoluirani predak oblik je doveo do niza vrsta koje su ispunile mnoge različite ekološke niše.

Plan tijela kod insekata može se smatrati evoluiranom strukturom segmentiranog tijela anelida. Ovaj primjer jasno pokazuje kako se može koristiti metamerička segmentacija. Drevni člankonošci imali su jednostavne udove po cijeloj dužini tijela, koji su vjerojatno obavljali različite funkcije, kao što su izmjena plinova, sticanje hrane, kretanje i prepoznavanje različitih signala. Kod modernih člankonožaca, tendencija finije specijalizacije u odnosu na anelide dovela je do pojave složenijih i specijalizovanijih udova, sa izraženijom podjelom rada.

U vanjskoj strukturi segmentacija je i dalje vidljiva, ali broj segmentima postaje manje od .

U nastavku ćemo se osvrnuti na druge važne karakteristike artropoda. Ovo, u kombinaciji sa gore pomenutom evolucijom segmentacije, jasno daje do znanja da napreduju.

Egzoskelet. Kutikula.

Kutikula luče epidermalne ćelije. IN sastav kutikule uključuje hitin, polisaharid koji sadrži dušik, vrlo sličan celulozi, koji služi kao potporni materijal za zidove biljnih stanica. Hitin ima visoku vlačnu čvrstoću (teško se slomi kada se povuče na oba kraja). Vezivanje hitina sa drugim hemijskim jedinjenjima može dovesti do promena u svojstvima egzoskeleta. Dodavanjem mineralnih soli, na primjer (posebno soli kalcija), egzoskelet može postati tvrđi, kao kod rakova. Isti efekat ima i protein. Ovo stvara mogućnost širokog spektra egzoskeleta u smislu tvrdoće, elastičnosti i krutosti. Fleksibilnost kutikule igra važnu ulogu u zglobovima.

Dostupnost egzoskelet stvara sljedeće prednosti:
1) služi kao oslonac, posebno na kopnu;
2) mišići su pričvršćeni za unutrašnju površinu egzoskeleta, posebno oni koji učestvuju u kretanju, uključujući let;
3) služi kao zaštita od fizičkog oštećenja;
4) voštani sloj koji pokriva kutikulu, koji proizvodi posebna žlezda u epidermu, sprečava isušivanje u kopnenim staništima;
5) sposobnost insekata da lete, kao i sposobnost buva i skakavaca da skaču, zavise od prisustva vrlo elastičnog proteina u egzoskeletu;
6) egzoskelet je male gustine, što je veoma važno za leteće životinje;
7) prisustvo kutikule stvara mogućnost pojave fleksibilnih spojeva između segmenata;
8) egzoskelet se može modificirati tako da formira čvrste čeljusti sposobne da grizu, drobe, sišu ili drobe hranu;
9) na nekim mjestima egzoskelet može biti providan, što osigurava prodiranje svjetlosti u oči i mogućnost kamufliranja u vodi.

KOMAD 1

Chitin (C 8 H 13 NO 5) n (fr. hitin, od starogrčkog. χιτών: hiton - odjeća, koža, školjka) - prirodni spoj iz grupe polisaharida koji sadrže dušik.

Glavna komponenta egzoskeleta (kutikule) člankonožaca i niza drugih beskičmenjaka, dio je stanične stijenke gljivica i bakterija.

Godine 1821. Francuz Henri Braconneau, direktor botaničke bašte u Nancyju, otkrio je supstancu u gljivama koja je bila nerastvorljiva u sumpornoj kiselini. Zvao ga je fungin. Čisti hitin je prvi put izolovan iz spoljašnjih školjki tarantula. Termin je predložio francuski naučnik A. Odier, koji je proučavao spoljašnji omotač insekata, 1823. godine.

Hitin je jedan od najčešćih polisaharida u prirodi; svake godine na Zemlji se oko 10 gigatona hitina formira i razgrađuje u živim organizmima.

· Obavlja zaštitne i potporne funkcije, osiguravajući čvrstoću ćelije – nalazi se u ćelijskim zidovima gljiva.

· Glavna komponenta egzoskeleta artropoda.

· Hitin se formira i u tijelima mnogih drugih životinja - raznih crva, koelenterata itd.

U svim organizmima koji proizvode i koriste hitin, on se ne nalazi u čistom obliku, već u kombinaciji s drugim polisaharidima, te je vrlo često povezan s proteinima. Unatoč činjenici da je hitin supstanca vrlo slična po strukturi, fizičko-hemijskim svojstvima i biološkoj ulozi celulozi, hitin se nije mogao naći u organizmima koji stvaraju celulozu (biljke, neke bakterije).

Hitin je tvrd i proziran.

Hemija hitina

U svom prirodnom obliku, hitini iz različitih organizama se donekle razlikuju po sastavu i svojstvima.

Hitin je nerastvorljiv u vodi i otporan na razrijeđene kiseline, baze, alkohol i druge organske rastvarače. Rastvorljiv u koncentrovanim rastvorima nekih soli (cink hlorid, litijum tiocijanat, kalcijumove soli) i u jonskim tečnostima.

Kada se zagrije koncentriranim otopinama mineralnih kiselina, uništava se (hidrolizira).

Hitin je polisaharid koji sadrži dušik (aminopolisaharid).

Strukturni polisaharidi (celuloza, hemiceluloza) u ćelijskim zidovima biljaka formiraju produžene lance, koji se, pak, uklapaju u čvrsta vlakna ili ploče i služe kao svojevrsni okvir u živom organizmu. Najčešći biopolimer na svijetu je strukturni polisaharid biljaka - celuloza. Hitin je drugi najzastupljeniji strukturni polisaharid nakon celuloze.. Po svojoj hemijskoj strukturi, fizičko-hemijskim svojstvima i funkcijama hitin je blizak celulozi. Hitin je analog celuloze u životinjskom svijetu.

U organizmima koji žive u prirodi može se formirati samo hitin, a hitozan je derivat hitina. Hitozan se dobija iz hitina deacetilacijom sa alkalijama. Deacetilacija je reverzna reakcija na acetilaciju, tj. supstitucija atoma vodika za acetil grupu CH 3 CO.

Izvori sirovina hitina i hitozana

Hitin je prateća komponenta:

· ćelijsko tkivo većine gljiva i nekih algi;

· spoljni omotač artropoda(kožica kod insekata, školjka kod rakova) i crvi;

· nekih organa mekušaca.

KOMAD 2

U organizmima insekata i rakova, ćelijama gljiva i dijatomeja, hitin u kombinaciji sa mineralima, proteinima i melaminima formira spoljašnji skelet i unutrašnje noseće strukture.

Melanini odrediti boju integumenta i njihovih derivata (dlaka, perje, ljuske) kod kičmenjaka, kutikule kod insekata, kore nekih plodova itd.

Potencijalni izvori hitina su raznoliki i široko rasprostranjeni u prirodi. Ukupna reprodukcija hitina u svjetskim okeanima procjenjuje se na 2,3 milijarde tona godišnje, što može osigurati globalni proizvodni potencijal od 150-200 hiljada tona hitina godišnje.

Najpristupačniji i najveći izvor hitina za industrijski razvoj su školjke komercijalnih rakova. Moguća je i upotreba gladijusa (skeletne ploče) lignje, sepina sipe, biomase nitastih i viših gljiva. Pripitomljeni i uzgojni insekti, zbog svoje brze reprodukcije, mogu dati značajnu biomasu koja sadrži hitin. Ovi insekti uključuju svilene bube, medonosne pčele i kućne muhe. U Rusiji, široko rasprostranjen izvor sirovina koje sadrže hitin su rak Kamčatka i snježni rak, čiji godišnji ulov na Dalekom istoku iznosi do 80 hiljada tona, kao i škampi u Barentsovom moru.

Poznato je da su školjke rakova prilično skupe sirovine, i uprkos činjenici da je razvijeno više od 15 metoda za dobijanje hitina iz njih, postavlja se pitanje dobijanja hitina i hitozana iz drugih izvora, među kojima su razmatrani mali rakovi i insekti.

Zbog široke upotrebe pčelarstva u našoj zemlji, moguće je dobiti hitinske sirovine (umrle pčele) u značajnom obimu. Od 2004. godine u Ruskoj Federaciji je bilo 3,29 miliona pčelinjih zajednica u svim kategorijama farmi. Jačina pčelinjeg društva (masa pčela radilica u pčelinjem društvu, mjerena u kg) je u prosjeku 3,5-4 kg. Ljeti, u periodu aktivnog sakupljanja meda i u proljeće nakon zimovanja, pčelinje društvo se obnavlja za skoro 60-80%. Dakle, godišnja sirovinska baza mrtvih pčela može se kretati od 6 do 10 hiljada tona, što omogućava da se mrtve pčele smatraju novim perspektivnim izvorom insekata hitozana uz tradicionalne vrste sirovina.

Hitin, koji je dio ljuske rakova, formira vlaknastu strukturu. Kod rakova, odmah nakon linjanja, ljuska je mekana, elastična, sastoji se samo od kompleksa hitin-proteina, ali s vremenom postaje jača zbog mineralizacije strukture uglavnom kalcijum karbonata. Dakle, ljuska rakova izgrađena je od tri glavna elementa - hitina koji ima ulogu okvira, mineralnog dijela koji ljusci daje potrebnu čvrstoću i proteina koji je čine živim tkivom. Ljuska također sadrži lipide, melanine i druge pigmente.

Prednost mrtvih pčela je minimalan sadržaj minerala, jer kutikula insekata praktički nije mineralizirana. U tom smislu, nema potrebe za sprovođenjem složenog postupka demineralizacije.

Fizičko-hemijska svojstva i primjena hitina i hitozana

Hitin i njegov deacetilirani derivat hitozan privukli su pažnju širokog spektra istraživača i praktičara zbog svog kompleksa hemijskih, fizičko-hemijskih i bioloških svojstava i neograničene ponovljive baze sirovina. Polisaharidna priroda ovih polimera određuje njihov afinitet prema živim organizmima, a prisustvo reaktivnih funkcionalnih grupa (hidroksilne grupe, amino grupe) pruža mogućnost različitih hemijskih modifikacija koje omogućavaju poboljšanje njihovih svojstava ili dodavanje novih u skladu sa zahtjeve.

Interes za hitin i hitozan povezan je sa njihovim jedinstvenim fiziološkim i ekološkim svojstvima kao što su biokompatibilnost, biorazgradnja (potpuna razgradnja pod uticajem prirodnih mikroorganizama), fiziološka aktivnost u odsustvu toksičnosti, sposobnost selektivnog vezivanja teških metala i organskih jedinjenja, sposobnost formiranja vlakana i filmova itd.

KOMAD 3

Proces proizvodnje hitina podrazumeva odstranjivanje mineralnih soli, proteina, lipida i pigmenata iz sirovine, pa kvalitet hitina i hitozana u velikoj meri zavisi od načina i stepena uklanjanja ovih supstanci, kao i od uslova u kojima se vrši reakcija deacetilacije. Zahtjevi za svojstva hitina i hitozana određeni su područjima njihove praktične upotrebe, koja su vrlo raznolika. U Rusiji, kao iu drugim zemljama, ne postoji jedinstveni standard, ali Postoji podjela na hitin i hitozan za tehničke, industrijske, prehrambene i medicinske svrhe.

upute za njihovu upotrebu hitina i hitozana:

· nuklearna industrija: za lokalizaciju radioaktivnosti i koncentraciju radioaktivnog otpada;

· lijek: kao materijali za šavove, zavoji za zacjeljivanje rana i opekotina. Kao dio masti, razni ljekoviti pripravci, poput enterosorbenta;

· poljoprivreda: za proizvodnju đubriva, zaštitu sjemenskog materijala i usjeva;

· tekstilna industrija: za dimenzioniranje i tretman tkanina protiv skupljanja ili vodoodbojnosti;

· papirna i fotografska industrija: za proizvodnju visokokvalitetnih i specijalnih vrsta papira, kao i za poboljšanje svojstava fotografskih materijala;

· u prehrambenoj industriji služi kao konzervans, bistrilo sokova i vina, dijetalna vlakna, emulgator;

· kao dodatak hrani pokazuje jedinstvene rezultate kao enterosorbent;

· u parfimeriji i kozmetici dio je hidratantnih krema, losiona, gelova, sprejeva za kosu, šampona;

· Prilikom prečišćavanja vode služi kao sorbent i flokulant.

Hitin je nerastvorljiv u vodi, rastvorima organskih kiselina, lužina, alkohola i drugih organskih rastvarača. Rastvorljiv je u koncentrovanim rastvorima hlorovodonične, sumporne i mravlje kiseline, kao i u nekim slanim rastvorima kada se zagreje, ali kada se rastvori primetno se depolimerizuje. U mješavini dimetilacetamida, N-metil-2-pirolidona i litijum hlorida, hitin se rastvara bez uništavanja strukture polimera. Niska rastvorljivost otežava obradu i upotrebu hitina.

Takođe važna bitna svojstva hitozana su higroskopnost, sorpciona svojstva i sposobnost bubrenja. Zbog činjenice da molekul hitozana sadrži mnogo hidroksilnih, aminskih i drugih krajnjih grupa, njegova higroskopnost je vrlo visoka (2-5 molekula po jedinici monomera, koja se nalazi u amorfnim područjima polimera). Po ovom pokazatelju hitozan je drugi odmah nakon glicerina i superiorniji od polietilen glikola i kaleriola (visokopolimerni alkohol iz kruške). Hitozan dobro bubri i čvrsto drži otapalo u svojoj strukturi, kao i tvari otopljene i suspendirane u njemu. Stoga, u otopljenom obliku, hitozan ima mnogo veća svojstva sorpcije nego u neotopljenom obliku.

Hitozan se može biorazgraditi pomoću hitinaze i lizozima. Chitinases- To su enzimi koji katalizuju razgradnju hitina. Proizveden u tijelima životinja koje sadrže hitin. Lizozim proizvedene u tijelu životinja i ljudi. Lizozim- enzim koji uništava ćelijski zid bakterije, što dovodi do njegovog rastvaranja. Stvara antibakterijsku barijeru na mjestima kontakta sa vanjskim okruženjem. Sadrži u pljuvački, suzama i nosnoj sluznici. Proizvodi hitozana, koji se potpuno raspadaju pod uticajem prirodnih mikroorganizama, ne zagađuju životnu sredinu.

Glavna komponenta ljuske insekata, rakova i drugih artropoda

Prvo slovo "x"

Drugo slovo "i"

Treće slovo "t"

Zadnje slovo slova je "n"

Odgovor na pitanje "Glavna komponenta ljuske insekata, rakova i drugih artropoda", 5 slova:
hitin

Alternativne križaljke za riječ hitin

Organska tvar koja čini vanjski tvrdi omotač rakova, insekata i drugih artropoda i koja se nalazi u membranama brojnih gljiva i nekih vrsta zelenih algi

Vanjski tvrdi pokrov artropoda

Materijal ljuske rakova

Organska tvar koja čini vanjski tvrdi omotač rakova i insekata

"Oklop" od krila bube

Definicija riječi hitin u rječnicima

Enciklopedijski rečnik, 1998 Značenje riječi u rječniku Enciklopedijski rječnik, 1998
polisaharid formiran od ostataka amino šećera acetilglukozamina. Glavna komponenta egzoskeleta (kutikule) insekata, rakova i drugih artropoda. U gljivama zamjenjuje celulozu sa kojom je slična po hemijskim i fizičkim svojstvima i biološkim...

Wikipedia Značenje riječi u Wikipedijinom rječniku
Hitin je prirodno jedinjenje iz grupe polisaharida koji sadrže dušik. Hemijski naziv: poli-N-acetil-D-glukoza-2-amin, polimer ostataka N-acetilglukozamina povezanih β-(1→4)-glikozidnim vezama. Glavna komponenta egzoskeleta (kutikula...

Novi objašnjavajući rečnik ruskog jezika, T. F. Efremova. Značenje riječi u rječniku Novi objašnjavajući rječnik ruskog jezika, T. F. Efremova.
m. Organska tvar koja čini vanjski tvrdi omotač rakova, insekata i drugih artropoda i koja se nalazi u membranama brojnih gljiva i nekih vrsta zelenih algi.

Velika sovjetska enciklopedija Značenje riječi u rječniku Velike sovjetske enciklopedije
(francuski hitin, od grčkog chiton ≈ odjeća, koža, školjka), prirodno jedinjenje iz grupe polisaharida; glavna komponenta egzoskeleta (kutikule) člankonožaca i niza drugih beskičmenjaka; također je dio ćelijskog zida gljiva i bakterija...

Primjeri upotrebe riječi hitin u literaturi.

Zvijer je ležala u blizini - okovana u gusto hitin, velike glave, kratkih debelih grudi, više nalik rogovima, složenih očiju.

Druga krizalida je naletela na zid barijere Vege i Irkinje, čak i od njega hitin nije ostalo, sve se pretvorilo u mastan pepeo.

Koža se pretvorila u hitin, zanoktica, na preplanulom licu, plave oči izgledale su iznenađujuće sjajne i velike.

Prilikom prelaska na uspravno hodanje, evolucija je razvila potporne strukture u tijelu, a spolja se pojavila kombinacija kože larve i blijede kože. hitin.

Lijevom je uhvatila desnu ruku, prelazeći prstima duž perli hitin, koji su bili njen identifikacioni znak: Raen, Sept Sul, Met-maren, Contrin.