Proprietăți fizico-chimice și aplicarea chitinei și chitosanului. Chitina este „steaua nerăsucită” a polizaharidelor. componenta principală a exoscheletului

Concept de exoschelet de tip capsulă pentru operațiuni de salvare de urgență

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

UDC: 21.865.8, 623.445.1, 623.445.2

1 Rusia, MSTU im. N.E. Bauman

Introducere

Modelele de exoschelete existente în prezent sunt o structură de tip cadru care are un minim de conexiuni cu corpul uman. Astfel, exoscheletul extremităților inferioare BLEEX este fixat cu curele de picioare, picioare și spate ale operatorului uman și este atașat rigid doar de picioare.

Se propune un concept fundamental nou al actuatorului exoscheletului (AM), care se bazează pe ideea că, pe lângă creșterea capacităților fizice ale unei persoane, AM ar trebui să ofere și protecție pentru corpul său, ceea ce este destul de justificat în non- condiţiile deterministe ale operaţiunilor de salvare de urgenţă. Sarcina a fost stabilită pentru a asigura crearea unui design universal al IM, care va permite, dacă este necesar, crearea unei linii de exoschelete, care va include o versiune destinată operațiunilor de luptă. În acest caz, cadrul de putere este înlocuit cu un cadru blindat.

1. Determinarea poziției relative a articulațiilor

ÎN Ca o etapă preliminară în sinteza diagramei cinematice arborescente a exoscheletului MI, au fost conturate gradele de mobilitate activă și pasivă. Prin activ înțelegem grade controlate de mobilitate, iar prin pasiv grade necontrolate. S-a obținut o diagramă preliminară a amplasării articulațiilor MI (Fig. 1) și s-au selectat intervalele de variație ale coordonatelor generalizate în articulații, care trebuie clarificate în viitor, pe baza lucrărilor anterioare și a datelor antropometrice (inclusiv cele propuse de modulul de design ergonomic al pachetului software CATIA). Au fost de asemenea determinate dimensiunile preliminare ale exoscheletului și locația

noduri unul față de celălalt. În această etapă, designul cadrului nu a fost elaborat.

Orez. 1. Dispunerea preliminară a articulațiilor exoscheletului MI

2. Dezvoltarea conceptului general de actuator

La studierea poziției relative a componentelor principale, au fost identificate probleme care însoțesc designul capsulei alese, asociate cu legătura rigidă a mișcărilor structurii cu mișcările umane. Astfel, pentru gradul de mobilitate a legăturii femurale a exoscheletului, o mișcare de tip aducție-abducție (modificare în ruliu), implementată printr-o balama cilindrică bazată pe un ansamblu rulment standard, duce la pătrunderea legăturii MI în corpul uman. , ceea ce este complet inacceptabil. În modelele moderne de exoschelete, problemele de acest fel sunt rezolvate:

 îndepărtarea legăturii MI din corpul uman într-o direcție perpendiculară pe planul sagital;

 atribuirea unui interval de modificare a coordonatei articulare generalizate care este semnificativ mai mică decât cea admisibilă determinată din parametri antropometrici;

 separarea puternică în spațiu a axelor de rotație ale articulațiilor, asigurând o modificare a poziției șoldului în rostogolire și înclinare.

Conceptul acceptat anterior nu permite rezolvarea problemelor folosind metodele de mai sus. S-a propus o soluție care constă în folosirea balamalelor cu virtuale

2307-0595, Buletinul de Inginerie, № 03, 2015

mi axele de rotație care coincid cu axele de rotație ale articulațiilor umane corespunzătoare. Au fost elaborate diagrame schematice ale unităţilor corespunzătoare conceptului acceptat. Să aruncăm o privire mai atentă asupra spatelui și șoldului exoscheletului MI.

2.1 Grade de mobilitate a spatelui

Spatele uman are o mobilitate ridicată, dar conceptul care stă la baza exoscheletelor moderne nu permite ca mobilitatea acestuia să fie pe deplin realizată. MI limitează semnificativ mișcările operatorului uman corespunzătoare modificărilor în poziția de rotire a spatelui.

Plasarea unei balamale cilindrice simple în spatele spatelui nu rezolvă problema (Fig. 2). Coloana vertebrală în acest caz este axa de rotație, prin urmare, atunci când plasăm o pereche de rotație în afara corpului, obținem o a doua axă care nu coincide cu prima, ceea ce poate duce la deteriorarea coloanei vertebrale și a corpului operatorului.

Orez. 2. Schema cinematică a spatelui actuatorului exoschelet

Ieșirea din această situație este utilizarea unei articulații cu o axă virtuală de rotație care coincide cu axa de rotație a spatelui uman, care este coloana vertebrală. În fig. Figura 3 prezintă structura schematică a unității vertebrale, care este un ghidaj de rulare curbat de-a lungul unei anumite raze corespunzătoare distanței până la axa virtuală de rotație (articolul 1).

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

Orez. 3. Diagrama de proiectare pentru implementarea unei articulații care oferă o modificare a viciului spatelui operatorului pe baza unei articulații cilindrice cu o axă virtuală de rotație

2.2 Grade de mobilitate șoldului

Articulația responsabilă de implementarea mișcării care asigură o schimbare a poziției coapsei operatorului uman în pas, atunci când poziția piciorului persoanei se schimbă în ruliu, pătrunde în corpul uman, deteriorându-l astfel. Soluția la această problemă este utilizarea unei balamale cilindrice cu o axă virtuală de rotație (articolele 1, 2 din Fig. 4).

Orez. 4. Diagrama de proiectare a implementării articulației care asigură o modificare a viciului spatelui operatorului

2307-0595, Buletinul de Inginerie, № 03, 2015

3. Avantajele și dezavantajele conceptului propus

Conceptul general propus al exoscheletului MI are o serie de avantaje:

 dimensiuni reduse datorită potrivirii strânse a MI pe corpul operatorului uman;

 În ceea ce privește mișcările umane de bază, este posibil să se implementeze principiul unei mișcări a operatorului - o mișcare a exoscheletului, adică. modificarea coordonatei generalizate în articulația IM este adecvată schimbării coordonatei generalizate a articulației umane corespunzătoare. În versiunile moderne ale exoscheletelor, o modificare a coordonatelor generalizate ale unei articulații umane corespunde unui anumit set de modificări în coordonatele generalizate ale articulațiilor exoscheletului. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că acest principiu nu se aplică tuturor mișcărilor umane, altfel ar fi necesar să complicăm foarte mult proiectarea MI și să aducem numărul de grade de mobilitate ale exoscheletului la numărul de grade de mobilitate ale unui persoană, ceea ce nu este posibil în această etapă de dezvoltare a tehnologiei;

 o anumită simplificare a sistemului de control datorită implementării principiului unei mișcări a operatorului - o mișcare a exoscheletului;

 stăpânirea simplificată a IM operator uman;

 ergonomie îmbunătățită;

 capacitatea de a modifica cadrul într-o structură blindată externă portantă, concepută pentru a proteja împotriva diferitelor sarcini de șoc;

 design relativ ușor datorită faptului că armura și cadrul sunt un singur întreg;

 rigiditate structurală ridicată.

 Printre dezavantajele conceptului se numără:

 creșterea gradului de mobilitate a infarctului;

 complicație a designului articulațiilor;

 consum crescut de energie.

4. Mecanismul de acționare dezvoltat al exoscheletului membrului inferior

Următoarea etapă după decizia de utilizare a axelor virtuale și elaborarea diagramelor de proiectare a îmbinărilor IM este elaborarea unei diagrame cinematice ținând cont de axele reale și virtuale de rotație. Pentru a obține dimensiunile geometrice exacte ale diagramei cinematice a exoscheletului MI, au fost luate în considerare mai multe metode de soluție:

 radiografie completă a corpului operatorului;

 asamblarea unui prototip de model cinematic pentru perfecţionarea sa experimentală.

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

În cele din urmă, a fost aleasă a doua metodă. În același timp, s-a decis să se combine etapele de dezvoltare a cadrului și asamblarea modelului experimental. În fig. Figura 5 prezintă o versiune preliminară a exoscheletului MI de tip capsular al extremităților inferioare.

Avantajele designului propus al exoscheletului MI:

 aranjarea simplă și convenabilă a îmbinărilor, inclusiv cu o axă virtuală de rotație;

 adecvat pentru realizarea unui model experimental al diagramei cinematice a unui IM pentru a clarifica dimensiunile geometrice și plasarea gradelor de mobilitate;

 scoaterea de pe motoarele de acționare, care sunt considerate în prezent motoare pneumatice și hidraulice cu mișcare de translație a verigii de ieșire, a tuturor sarcinilor cu excepția celei axiale, datorită deplasării verigii de ieșire de-a lungul ghidajului;

 Motorul executiv este protejat în mod fiabil de influențele mecanice externe printr-o carcasă, care este deosebit de valoroasă atunci când se utilizează mușchii pneumatici ca motoare executive. Acest lucru se realizează prin introducerea unei pârghii suplimentare care conectează legătura de ieșire a motorului actuatorului cu IM (Fig. 5);

 O creștere a duratei de viață a mușchilor pneumatici se realizează datorită faptului că nu se îndoaie în timpul funcționării.

Orez. 5. Versiune preliminară a actuatorului exoschelet al extremităților inferioare de tip capsulă

2307-0595, Buletinul de Inginerie, № 03, 2015

5. Centrală electrică

Exoscheletele moderne pot avea suficientă autonomie numai dacă puterea totală a actuatoarelor este scăzută, ceea ce afectează, pe de o parte, capacitatea de încărcare și viteza de deplasare în spațiu, și numărul de grade controlate de mobilitate, pe de altă parte. În mare parte datorită ultimului factor, MI autonome existente în prezent sunt exoschelete doar ale extremităților inferioare. Exoscheletul extremităților inferioare BLEEX folosește un motor cu ardere internă (ICE) ca sursă principală de energie, generând energie hidraulică și electrică.

ÎN Posibilitatea utilizării unui motor cu ardere internă combinată cu un compresor hidraulic sau pneumatic este în prezent explorată. Acest lucru ar trebui să reducă semnificativ greutatea și dimensiunea unității de alimentare.

ÎN La modelele moderne de exoschelete autonome echipate cu motoare cu ardere internă, motoarele sunt amplasate la spatele operatorului în rucsacuri mari, ceea ce reduce mobilitatea regiunii lombare, dar, în același timp, permite utilizarea unui motor mai mare, oferind simultan protectie spatelui. Este posibil să se folosească principiul care este folosit pe tancurile Merkava ale armatei israeliene. Motorul este situat în față, oferind protecție suplimentară pentru echipaj. Pentru a reduce dimensiunea costumului, puteți folosi un motor Configurație în formă de V cu un unghi de cambra mult crescut. Această configurație va permite literalmente motorului să stea plat pe piept sau pe spate, reducând astfel în mod semnificativ dimensiunile.

Concluzie

Toate țările foarte dezvoltate ale lumii lucrează la proiecte de exoschelete robotizate echipate cu actuatoare puternice, destinate utilizării în principal în zonele de luptă și operațiunile de salvare de urgență. Evoluții în această direcție sunt în curs și în Federația Rusă, dar în momentul de față perspectivele pentru evoluțiile interne par foarte vagi. Astfel, este nevoie urgentă de a efectua cercetări științifice și de a implementa proiecte tehnice în acest domeniu.

Până în prezent, conceptul de exoschelet MI a fost definit și au fost elaborate câteva soluții de proiectare. Este prezentată o metodă care permite calcularea dinamicii MI ținând cont de reacțiile suprafeței de susținere și, ulterior, construirea unui sistem de control pentru complexul om-exoschelet. Proiectarea paralelă a două versiuni ale IM, care au un design de cadru universal, dar diferă în ceea ce privește actuatoarele: cilindri hidraulici și mușchi pneumatici, a fost aleasă ca direcții prioritare pentru dezvoltarea acestui proiect. În prezent, se lucrează și la o machetă experimentală, care ne va permite să evaluăm soluțiile selectate.

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

Bibliografie

1. Hanlon M. Raytheon XOS 2 Exoschelet, Costum de robotică de a doua generație, Statele Unite ale Americii. Septembrie 2010. Mod de acces: www.gizmag.com/raytheon-significantly-progrese-exoscheleton-design/16479(data acces 16.03.15).

2. Kazerooni H., Steger R. The Berkeley Lower Extremity Exoscheletons // ASME Journal of Dynamics Systems, Measurements and Control, Vol. 128, nr. 1, pp. 14-25, martie 2006. DOI: 10.1115/1.2168164. Mod acces: (data acces 16/03/15).

3. Kazerooni H., Steger R., Huang L. Hybrid Control of the Berkeley Lower Extremity Exoscheleton (BLEEX) // The International Journal of Robotics Research, Vol. 25, nr. 5-6, mai iunie 2006, pp. 561-573. DOI: 10.1177/0278364906065505. Mod de acces: http://bleex.me.berkeley.edu/publications/(data acces 16.03.15).

4. Sankai Y. Hal: Hybrid Assistive Limb bazat pe Cybernics. // Global COE Cybernics, System and Information Engineering, Universitatea din Tsukuba. Mod de acces:http://sanlab.kz.tsukuba.ac.jp/sonota/ISSR_Sankai.pdf(data acces 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 diagramei cinematice a actuatorului exoscheletului // Probleme actuale ale științei.–2014. – Nr. XIII. – pp. 68-76.

6. Vereikin A.A., Kovalchuk A.K., Kulakov D.B., Semenov S.E. Analiza și selectarea structurii cinematice a actuatorului exoscheletului // Știință și Educație:

publicația științifică și tehnică electronică a MSTU. N.E. Bauman. 2014. – Nr. 7. P. 7293. DOI: 10.7463/0714.0717676. Mod de acces: http://technomag.bmstu.ru/doc/717676.html(data acces 16.03.15).

7. Merkava Mk. 4. Tanc de luptă principal. // Militar-azi. Mod de acces: http://www.militarytoday.com/tanks/merkava_mk4.htm(data acces 16.03.15).

8. „Fighter-21” își va depăși concurenții? // Revista militară. Aprilie 2011. Mod de acces: http://topwar.ru/4198-boec-21-obgonit-konkurentov.html(data acces 16.03.15).

9. Lavrovsky E.K., Pismennaya E.V. La mersul regulat al exoscheletului extremităților inferioare cu o deficiență a intrărilor de control // Russian Journal of Biomechanics. – 2014. – T. 18, nr 2. - CU. 208-225. Mod de acces: http://vestnik.pstu.ru/biomech/archives/?id=&folder_id=3883(data acces 16.03.15).

10. Fundamentele teoriei actuatorilor roboților de mers // Kovalchuk A.K., Kulakov B.B., Kulakov D.B., Semenov S.E., Yarots V.V. – M.: Editura Rudomino, 2010. –

11. Kovalchuk A.K., Kulakov D.B., Semenov S.E., Yarots V.V., Vereikin A.A., Kulakov B.B., Karginov L.A. Metodă de proiectare a actuatoarelor spațiale de tip arbore pentru roboți de mers // Buletinul de inginerie al MSTU N.E. Bauman. –

2307-0595, Buletinul de Inginerie, № 03, 2015

2014. – Nr. 11. – P. 6-10. Mod de acces: http://engbul.bmstu.ru/doc/736600.html(data acces 16.03.15).

12. Vereikin A.A., Kovalchuk A.K., Karginov L.A. Studiul dinamicii mecanismului de acționare al exoscheletului extremităților inferioare, ținând cont de reacțiile suprafeței de sprijin // Știință și Educație: electronică publicația științifică și tehnică a MSTU. N.E. Bauman. – 2014. – Nr. 12. – P. 256-278. DOI: 10.7463/0815.9328000. Mod de acces: http://technomag.bmstu.ru/doc/745388.html(data acces 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. Dinamica actuatorului exoschelet // Inginerie și tehnologie: noi perspective de dezvoltare. – 2014. – Nr XIII. – C. 5-16.

14. Vereikin A.A. Calculul cilindrilor hidraulici executivi ai exoscheletului // Molodezhny buletinul științific și tehnic al MSTU im. N.E. Bauman. Jurnal electronic. – 2013. –

Nr. 5. – P. 11. Mod de acces: http://sntbul.bmstu.ru/doc/569290.html(data acces 16.03.15).

15. Kovalchuk A.K., Kulakov D.B., Semenov D.B. Conceptul de construire a unui sistem de servomotoare electrohidraulice pentru un robot de mers cu două picioare // Știință și educație: electronic publicația științifică și tehnică a MSTU. N.E. Bauman. – 2010. –

Cuprinsul subiectului „Artropode. Chordata.”:

Sistematică și caracteristică semne de artropode rezumate în tabel. Din punct de vedere al numărului de specii, filul Arthropoda este cel mai numeros dintre toate celelalte. Mai mult de trei sferturi din numărul total al tuturor speciilor cunoscute sunt reprezentanți ai acestui tip.

Doar pentru cota insecte reprezentând mai mult de jumătate din toate speciile cunoscute. Artropodele au stăpânit toate habitatele de pe uscat și în apă.

Plan de bază structura corpului artropodelor x a avut un succes deosebit și printr-un proces numit radiație adaptivă, o formă ancestrală evoluată cu succes a dat naștere unei varietăți de specii care au umplut multe nișe ecologice diferite.

Planul corpului la insecte poate fi considerată ca o structură evoluată a corpului segmentat al anelidelor. Acest exemplu arată clar cum poate fi utilizată segmentarea metamerică. Artropodele antice aveau membre simple pe toată lungimea corpului lor, care probabil îndeplineau o varietate de funcții, cum ar fi schimbul de gaze, achiziția de alimente, locomoția și recunoașterea diferitelor semnale. La artropodele moderne, tendinta spre specializare mai fina fata de anelide a dus la aparitia unor membre mai complexe si mai specializate, cu o diviziune a muncii mai pronuntata.

În structura externă, segmentarea este încă vizibilă, dar numărul segmente devine mai mic de .

Mai jos ne vom uita la altele importante caracteristicile artropodelor. Acestea, combinate cu evoluția segmentării menționate mai sus, arată clar că sunt înfloritoare.

Exoschelet. Cuticulă.

Cuticulă secretat de celulele epidermice. ÎN compoziția cuticulei include chitina, o polizaharidă care conține azot foarte asemănătoare cu celuloza, care servește ca material de susținere al pereților celulelor vegetale. Chitina are o rezistență mare la tracțiune (este greu de spart când este trasă la ambele capete). Legarea chitinei cu alți compuși chimici poate duce la modificări ale proprietăților exoscheletului. Prin adăugarea de săruri minerale, de exemplu (în special săruri de calciu), exoscheletul poate deveni mai dur, ca cel al crustaceelor. Proteinele au același efect. Acest lucru creează posibilitatea unei mari varietăți de exoschelete în ceea ce privește duritatea, elasticitatea și rigiditatea. Flexibilitatea cuticulei joacă un rol important în articulații.

Disponibilitate exoschelet creează următoarele beneficii:
1) servește drept suport, în special pe uscat;
2) mușchii sunt atașați de suprafața interioară a exoscheletului, în special cei implicați în locomoție, inclusiv în zbor;
3) servește ca protecție împotriva daunelor fizice;
4) un strat ceros care acoperă cuticula, produs de o glandă specială din epidermă, previne uscarea în habitatele terestre;
5) capacitatea insectelor de a zbura, precum și capacitatea puricilor și lăcustelor de a sări, depind de prezența unei proteine ​​foarte elastice în exoschelet;
6) exoscheletul are densitate scăzută, ceea ce este foarte important pentru animalele zburătoare;
7) prezența unei cuticule creează posibilitatea apariției unor articulații flexibile între segmente;
8) exoscheletul poate fi modificat pentru a forma fălci tari capabile să muşcă, să zdrobească, să suge sau să zdrobească alimentele;
9) pe alocuri exoscheletul poate fi transparent, ceea ce asigura patrunderea luminii in ochi si posibilitatea camuflarii in apa.

PIESA 1

Chitină (C 8 H 13 NU 5) n (fr. chitina, din greaca veche. χιτών: chiton - îmbrăcăminte, piele, coajă) - un compus natural din grupul polizaharidelor care conțin azot.

Componenta principală a exoscheletului (cuticulei) artropodelor și a unui număr de alte nevertebrate, face parte din peretele celular al ciupercilor și bacteriilor.

În 1821, francezul Henri Braconneau, directorul grădinii botanice din Nancy, a descoperit în ciuperci o substanță insolubilă în acid sulfuric. L-a sunat fungină. Chitina pură este izolată pentru prima dată din învelișurile exterioare ale tarantulelor. Termenul a fost propus de omul de știință francez A. Odier, care a studiat învelișul exterior al insectelor, în 1823.

Chitina este una dintre cele mai comune polizaharide din natură; în fiecare an, pe Pământ, în organismele vii se formează și se descompun aproximativ 10 gigatone de chitină.

· Îndeplinește funcții de protecție și de susținere, asigurând rigiditatea celulară – întâlnită în pereții celulari ai ciupercilor.

· Componenta principală a exoscheletului artropodelor.

· Chitina se formează și în corpurile multor alte animale - diverși viermi, celenterate etc.

În toate organismele care produc și folosesc chitina, aceasta nu se găsește în formă pură, ci în combinație cu alte polizaharide și este foarte des asociată cu proteine. În ciuda faptului că chitina este o substanță foarte asemănătoare ca structură, proprietăți fizico-chimice și rol biologic cu celuloza, chitina nu a putut fi găsită în organismele care formează celuloza (plante, unele bacterii).

Chitina este dură și translucidă.

Chimia chitinei

În forma lor naturală, chitinele din diferite organisme diferă oarecum prin compoziție și proprietăți.

Chitina este insolubilă în apă și rezistentă la acizi diluați, alcalii, alcool și alți solvenți organici. Solubil în soluții concentrate ale unor săruri (clorură de zinc, tiocianat de litiu, săruri de calciu) și în lichide ionice.

Când este încălzit cu soluții concentrate de acizi minerali, este distrus (hidrolizat).

Chitina este o polizaharidă care conține azot (aminopolizaharidă).

Polizaharidele structurale (celuloză, hemiceluloză) din pereții celulari ai plantelor formează lanțuri extinse, care, la rândul lor, se potrivesc în fibre sau plăci puternice și servesc ca un fel de cadru într-un organism viu. Cel mai comun biopolimer din lume este o polizaharidă structurală a plantelor - celuloza. Chitina este a doua cea mai abundentă polizaharidă structurală după celuloză.. În ceea ce privește structura sa chimică, proprietățile fizico-chimice și funcțiile, chitina este aproape de celuloză. Chitina este un analog al celulozei în lumea animală.

În organismele care trăiesc în natură, se poate forma doar chitina, iar chitosanul este un derivat al chitinei. Chitosanul se obține din chitină prin deacetilare cu alcalii. Deacetilarea este reacția inversă la acetilare, adică. înlocuirea unui atom de hidrogen cu gruparea acetil CH3CO.

Surse de materii prime de chitină și chitosan

Chitina este o componentă de susținere:

· țesutul celular al majorității ciupercilor și al unor alge;

· învelișul exterior al artropodelor(cuticulă la insecte, coajă la crustacee) și viermi;

· unele organe ale moluștelor.

PIESA 2

În organismele insectelor și crustaceelor, celulele fungilor și ale diatomeelor, chitina, în combinație cu minerale, proteine ​​și melamine, formează scheletul extern și structurile interne de susținere.

Melanine determina culoarea tegumentului si a derivatilor acestora (par, pene, solzi) la vertebrate, cuticula la insecte, coaja unor fructe etc.

Sursele potențiale de chitină sunt diverse și răspândite în natură. Reproducerea totală a chitinei în oceanele lumii este estimată la 2,3 miliarde de tone pe an, ceea ce poate oferi un potențial global de producție de 150-200 de mii de tone de chitină pe an.

Cea mai accesibilă și pe scară largă sursă de chitină pentru dezvoltarea industrială sunt cojile crustaceelor ​​comerciale. De asemenea, se poate folosi gladius (placa scheletică) de calmar, sepion de sepie, biomasă de ciuperci filamentoase și superioare. Insectele domestice și reproducibile, datorită reproducerii lor rapide, pot furniza o biomasă semnificativă care conține chitină. Aceste insecte includ viermi de mătase, albine și muște de casă. În Rusia, o sursă răspândită de materii prime care conțin chitină este crabul Kamchatka și crabul de zăpadă, a căror captură anuală în Orientul Îndepărtat se ridică la până la 80 de mii de tone, precum și creveții cu coadă unghiulară din Marea Barents.

Se știe că cojile de crustacee sunt materii prime destul de scumpe,și în ciuda faptului că au fost dezvoltate peste 15 metode de obținere a chitinei din acestea, s-a pus întrebarea despre obținerea chitinei și chitosanului din alte surse, printre care au fost luate în considerare micile crustacee și insectele.

Datorită utilizării pe scară largă a apiculturii în țara noastră, este posibilă obținerea de materii prime chitinoase (albine moarte) la scară semnificativă. În 2004, în Federația Rusă existau 3,29 milioane de colonii de albine în toate categoriile de ferme. Forța unei colonii de albine (masa albinelor lucrătoare dintr-o colonie de albine, măsurată în kg) este în medie de 3,5-4 kg. Vara, în perioada de colectare activă a mierii și primăvara după iernare, colonia de albine este reînnoită cu aproape 60-80%. Astfel, baza anuală de materie primă a albinelor moarte poate varia de la 6 la 10 mii de tone, ceea ce face posibil să se considere albinele moarte ca o nouă sursă promițătoare de insecte chitosan, alături de tipurile tradiționale de materii prime.

Chitina, care face parte din coaja crustaceelor, formează o structură fibroasă. La crustacee, imediat după napârlire, coaja este moale, elastică, constând doar dintr-un complex chitină-proteină, dar în timp devine mai puternică datorită mineralizării structurii în principal cu carbonat de calciu. Astfel, coaja crustaceelor ​​este construită din trei elemente principale - chitina, care joacă rolul unui cadru, o parte minerală, care conferă coajei rezistența necesară și proteine, care o fac un țesut viu. Învelișul conține, de asemenea, lipide, melanine și alți pigmenți.

Avantajul albinelor moarte este conținutul minim de minerale, deoarece cuticula insectelor nu este practic mineralizată. În acest sens, nu este necesară efectuarea unei proceduri complexe de demineralizare.

Proprietăți fizico-chimice și aplicarea chitinei și chitosanului

Chitina și derivatul său deacetilat chitosan au atras atenția unei game largi de cercetători și practicieni datorită complexului lor de proprietăți chimice, fizico-chimice și biologice și a unei baze de materie primă reproductibilă nelimitată. Natura polizaharidă a acestor polimeri determină afinitatea lor pentru organismele vii, iar prezența grupărilor funcționale reactive (grupări hidroxil, grupare amino) oferă posibilitatea unor modificări chimice variate care fac posibilă îmbunătățirea proprietăților lor inerente sau adăugarea altora noi în conformitate cu cerintele.

Interesul pentru chitină și chitosan este asociat cu proprietățile lor fiziologice și de mediu unice, cum ar fi biocompatibilitatea, biodegradarea (descompunerea completă sub influența microorganismelor naturale), activitatea fiziologică în absența toxicității, capacitatea de a lega selectiv metalele grele și compușii organici, capacitatea de a forma fibre și filme etc.

PIESA 3

Procesul de producere a chitinei presupune îndepărtarea sărurilor minerale, proteinelor, lipidelor și pigmenților din materia primă; prin urmare, calitatea chitinei și chitosanului depinde în mare măsură de metoda și gradul de îndepărtare a acestor substanțe, precum și de condițiile reacție de deacetilare. Cerințele pentru proprietățile chitinei și chitosanului sunt determinate de domeniile de utilizare practică a acestora, care sunt foarte diverse. În Rusia, ca și în alte țări, nu există un standard unic, dar Există o diviziune în chitină și chitosan în scopuri tehnice, industriale, alimentare și medicale.

instrucțiuni pentru utilizarea chitinei și chitosanului:

· industria nucleară: pentru localizarea radioactivității și concentrarea deșeurilor radioactive;

· medicament: ca materiale de sutură, pansamente pentru vindecarea rănilor și arsurilor. Ca parte a unguentelor, diverse preparate medicinale, cum ar fi enterosorbent;

· agricultura: pentru producerea de îngrășăminte, protecția materialului sămânță și a culturilor;

· industria textila: pentru dimensionarea si tratarea anti-contractie sau hidrofuga a tesaturilor;

· industria hârtiei și fotografice: pentru producția de hârtie de înaltă calitate și de grade speciale, precum și pentru îmbunătățirea proprietăților materialelor fotografice;

· în industria alimentară servește ca conservant, limpezitor de suc și vin, fibre alimentare, emulgator;

· ca aditiv alimentar prezintă rezultate unice ca enterosorbent;

· in parfumerie si cosmetica face parte din cremele hidratante, lotiunile, gelurile, fixativele de par, sampoanele;

· La purificarea apei, servește ca sorbent și floculant.

Chitina este insolubilă în apă, soluții de acizi organici, alcalii, alcooli și alți solvenți organici. Este solubil în soluții concentrate de acizi clorhidric, sulfuric și formic, precum și în unele soluții saline când este încălzit, dar când este dizolvat se depolimerizează vizibil. Într-un amestec de dimetilacetamidă, N-metil-2-pirolidonă și clorură de litiu, chitina se dizolvă fără a distruge structura polimerului. Solubilitatea scăzută face dificilă procesarea și utilizarea chitinei.

De asemenea, proprietățile importante ale chitosanului sunt higroscopicitatea, proprietățile de sorbție și capacitatea de umflare. Datorită faptului că molecula de chitosan conține multe grupări hidroxil, amine și alte grupări terminale, higroscopicitatea sa este foarte mare (2-5 molecule per unitate de monomer, care se află în regiunile amorfe ale polimerilor). În acest indicator, chitosanul este al doilea după glicerină și superior polietilenglicolului și calleriol (alcool cu ​​conținut ridicat de polimeri din pere). Chitosanul se umflă bine și ține ferm solventul în structura sa, precum și substanțele dizolvate și suspendate în el. Prin urmare, în formă dizolvată, chitosanul are proprietăți de sorbție mult mai mari decât în ​​formă nedizolvată.

Chitosanul poate fi biodegradat de chitinaza si lizozima. Chitinazele- Acestea sunt enzime care catalizează descompunerea chitinei. Produs în corpurile animalelor care conțin chitină. Lizozima produse în corpul animalelor și al oamenilor. Lizozima- o enzima care distruge peretele celular bacterian, rezultand dizolvarea acestuia. Creează o barieră antibacteriană în punctele de contact cu mediul extern. Conținut în salivă, lacrimi și mucoasa nazală. Produsele cu chitosan, care se descompun complet sub influența microorganismelor naturale, nu poluează mediul.

Componenta principală a cochiliei insectelor, crustaceelor ​​și altor artropode

Prima literă „x”

A doua litera „i”

A treia literă „t”

Ultima literă a literei este „n”

Răspuns la întrebarea „Componenta principală a cochiliei insectelor, crustaceelor ​​și altor artropode”, 5 litere:
chitină

Întrebări alternative pentru cuvinte încrucișate pentru cuvântul chitin

Substanță organică care alcătuiește învelișul dur exterior al crustaceelor, insectelor și altor artropode și care se găsește în membranele unui număr de ciuperci și a unor tipuri de alge verzi

Capac exterior dur al artropodelor

Material scoici de raci

Materie organică care alcătuiește învelișul exterior dur al crustaceelor ​​și insectelor

„Brandura corporală” din aripi de gândac

Definiția cuvântului chitin în dicționare

Dicţionar enciclopedic, 1998 Semnificația cuvântului în dicționarul Dicționar enciclopedic, 1998
o polizaharidă formată din reziduuri de amino zahăr ale acetilglucozaminei. Componenta principală a exoscheletului (cuticulei) insectelor, crustaceelor ​​și altor artropode. În ciuperci înlocuiește celuloza, cu care este similară ca proprietăți chimice și fizice și biologice...

Wikipedia Înțelesul cuvântului în dicționarul Wikipedia
Chitina este un compus natural din grupul polizaharidelor care conțin azot. Denumire chimică: poli-N-acetil-D-glucoză-2-amină, un polimer al resturilor de N-acetilglucozamină legate prin legături β-(1→4)-glicozidice. Componenta principală a exoscheletului (cuticulă...

Noul dicționar explicativ al limbii ruse, T. F. Efremova. Semnificația cuvântului în dicționar Noul dicționar explicativ al limbii ruse, T. F. Efremova.
m. Substanță organică care alcătuiește învelișul dur exterior al crustaceelor, insectelor și altor artropode și care se găsește în membranele unui număr de ciuperci și a unor tipuri de alge verzi.

Marea Enciclopedie Sovietică Semnificația cuvântului în dicționar Marea Enciclopedie Sovietică
(chitina franceză, din greaca chiton ≈ îmbrăcăminte, piele, coajă), compus natural din grupa polizaharidelor; componenta principală a exoscheletului (cuticulei) artropodelor și a unui număr de alte nevertebrate; este, de asemenea, parte a peretelui celular al ciupercilor și bacteriilor...

Exemple de utilizare a cuvântului chitin în literatură.

Fiara zăcea în apropiere - înlănțuită într-un gros chitină, cu cap mare, cu sânii scurti și groși, mai mult ca niște coarne, ochi compuși.

Cea de-a doua crisalidă a dat peste zidul de barieră al lui Vega și al irlandezii, chiar și dinspre el chitină nu a mai rămas niciunul, totul s-a transformat în cenuşă grasă.

Pielea s-a transformat în chitină, cuticulă, pe o față bronzată, ochii albaștri păreau surprinzător de strălucitori și mari.

În timpul trecerii la mersul vertical, evoluția a dezvoltat structuri de susținere în corp, iar la exterior a existat o combinație de piele larvară și palidă. chitină.

Își strânse mâna dreaptă cu stânga, trecându-și degetele de-a lungul mărgelelor chitină, care erau marca ei de identificare: Raen, Sept Sul, Met-maren, Contrin.