테일러-쿠테 유동 및 유체충돌 분쇄시스템을 이용한 α-키토산 나노섬유 제조

Abstract

본 연구에서는 TCF를 ACC의 전처리 개념으로 도입하여 복합 나노섬유화 방식이 α-키토산의 나노섬유화에 미치는 영향 및 ACC 처리의 1회 처리가능한 최대농도의 증가에 대해 연구하였다. α-키토산 나노섬유화는 ACC 처리의 단독 사용 및 TCF 및 ACC 처리의 복합사용에 의해 진행되었으며 TCF 처리를 전처리 개념으로 도입 후 ACC 처리를 진행한 결과 1회 처리가능한 농도가 0.3 w/v%이었던 기존의 방식과 비교하여 1 w/v%까지 증가할 수 있었으며, 기존 ACC 처리만 단독으로 사용했을 때 보다 TCF를 전처리로 사용한 경우가 α-키토산 농도가 높아 Chamber 내에서 충돌할 확률이 증가하여 낮은 pass에서도 효율적인 나노섬유를 얻을 수 있었다.

In this study, we report on the preparation of α-chitosan nanofibers using a combination of two different top-down nanofibrillation techniques based on Taylor-Couette flow (TCF) and aqueous counter collision (ACC) system. The TCF system harnesses a TCF-assisted turbulent flow of suspension for pre-treatment of the α-chitosan raw material, which is then further nanofibrilized using the ACC system. Both the processing duration time of the TCF along with the number of passes for ACC treatment were controlled as variables for optimal nanofibrillation degree and efficiency. In SEM analysis, it was confirmed that the size and the diameter of the α-chitosan aggregates and/or nanofibers were effectively reduced with the TCF processing time and ACC pass numbers. In particular, through the TCF-based pre-treatment, the processing of ACC-based nanofibrillation was possible even with a high suspension concentration, which is task not readily achievable using the ACC method solely. This study proposes the possibility of improving the production efficiency of α-chitosan nanofibers by utilizing both TCF and ACC.